KR101244038B1 - 열차 노선의 곡률 반경 산출 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

열차의 속도 패턴에 이용될 열차 노선의 곡률 반경을 산출할 수 있는 본 발명의 일 측면에 따른 열차 노선의 곡률 반경 산출 장치는, 열차에서 검지된 지상자의 위치 값 및 상기 지상자가 검지된 이후 열차의 이동 거리를 기초로 열차의 현재 위치를 산출하는 현재 위치 산출부; 상기 열차의 이동권한 및 상기 열차의 현재 위치를 기초로 상기 열차의 정지 위치를 결정하는 정지 위치 결정부; 상기 현재 위치와 정지 위치 사이에 포함된 각 구간에 대한 곡률 반경들 중 가장 큰 곡률 반경을 상기 현재 위치와 정지 위치 간의 곡률 반경으로 결정하는 곡률반경 산출부; 및 상기 산출된 곡률 반경에 따라 상기 열차의 제한속도를 결정하는 제한속도 결정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

열차 노선의 곡률 반경 산출 장치 및 방법{Apparatus and Method for Calculating Radius of Curvature of Rail Road}
본 발명은 열차의 속도 제어에 관한 것으로, 보다 구체적으로 열차의 속도 제어를 위한 열차 노선의 곡률 반경 산출에 관한 것이다.
대표적인 대중교통 수단으로써 열차는 교통 지체나 정체의 불편 없이 신속하고 정확하게 목적지까지 이동할 수 있는 매우 유용한 교통수단이다.
특히, 고속으로 운행되는 열차의 출현으로 인해 그 이용 빈도가 더욱 높아지고 있을 뿐만 아니라, 최근에는 AGT(Automatic Guided Transit)와 같은 다양한 형태의 새로운 열차가 연구 및 도입되고 있어 열차에 대한 관심이 날로 증대되고 있다.
이러한 열차의 경우, 자동 열차 보호(Automatic Train Protection: ATP) 기능 또는 자동 열차 운전(Automatic Train Operation: ATO) 기능을 이용하여 열차를 운행하는 차상 신호 장치가 지상에 설치되어 있는 지상 신호 장치로부터 전송되는 열차의 이동 권한(Permissive Movement Area) 및 제한속도를 고려하여 열차의 속도 패턴을 생성하고, 이러한 속도 패턴을 이용하여 열차를 운행하게 된다.
이때, 열차의 이동 권한이란 선행열차의 위치를 고려하여 해당 열차가 최대로 이동할 수 있는 이동 거리를 의미한다. 즉, 선행열차의 위치를 고려할 때 해당 열차가 정지해야만 하는 정지점까지의 거리를 의미한다.
그러나, 종래의 경우 열차가 주행하고 있는 열차 노선의 곡률 반경을 고려하지 않고 열차의 제한속도를 산출하고, 이러한 제한 속도에 따라 열차의 속도 패턴이 작성되었기 때문에 열차가 목표로 하는 정지 위치에서 정확하게 정지하지 않을 수 있고, 이로 인해 안전 사고가 발생할 수 있다는 문제점이 있다.
따라서 열차의 속도 패턴 작성시 열차 노선의 곡률 반경을 반영하기 위해, 정확한 열차 노선의 곡률 반경을 산출하기 위한 기술이 요구되며, 특히 열차 노선의 곡률 반경은 열차의 길이에 따라 오차가 발생할 수 있기 때문에, 열차의 길이를 고려하여 열차 노선의 곡률 반경을 산출할 수 있는 기술이 요구된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 열차의 속도 패턴에 이용될 열차 노선의 곡률 반경을 산출할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 열차의 길이를 고려하여 열차 노선의 곡률 반경을 산출할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 열차 노선의 곡률 반경 산출 장치는, 열차에서 검지된 지상자의 위치 값 및 상기 지상자가 검지된 이후 열차의 이동 거리를 기초로 열차의 현재 위치를 산출하는 현재 위치 산출부; 상기 열차의 이동권한 및 상기 열차의 현재 위치를 기초로 상기 열차의 정지 위치를 결정하는 정지 위치 결정부; 상기 현재 위치와 정지 위치 사이에 포함된 각 구간에 대한 곡률 반경들 중 가장 큰 곡률 반경을 상기 현재 위치와 정지 위치 간의 곡률 반경으로 결정하는 곡률반경 산출부; 및 상기 산출된 곡률 반경에 따라 상기 열차의 제한속도를 결정하는 제한속도 결정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 열차 노선의 곡률 반경 방법은, 열차에 탑재된 차상자에 의해 검지된 지상자의 위치값 및 상기 열차의 이동 거리를 합산하여 상기 열차의 현재 위치를 산출하는 단계; 상기 열차에 대해 미리 설정되어 있는 안전 버퍼값과 상기 열차의 이동 권한을 상기 현재 위치에 합산하여 상기 열차의 정지 위치를 결정하는 단계; 상기 현재 위치와 정지 위치 사이에 포함된 각 구간에 대한 전방 곡률 반경 및 후방 곡률 반경 중 적어도 하나의 곡률 반경을 계산하는 단계: 및 상기 각 구간에 대한 곡률 반경 중 가장 큰 곡률 반경에 따라 상기 열차의 제한 속도를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 열차 노선 상에서 열차의 현재 위치와 열차의 정지 위치 사이에 포함된 각 구간들의 곡률 반경 중 최대 곡률 반경을 기초로 열차의 제한속도를 결정하기 때문에 열차를 보다 안전하게 운행할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 열차의 길이를 기준으로 전방 평균 곡률 반경과 후방 평균 곡률반경을 이용하여 열차 노선의 곡률 반경을 산출하고, 산출된 곡률 반경을 기초로 열차의 제한속도를 결정하기 때문에 열차 주행의 정확성과 안전성을 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열차 노선의 곡률 반경 산출 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도.
도 2는 도 1에 도시된 곡률 반경 산출부의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도.
도 3은 전방 평균 곡률 반경 및 후방 평균 곡률 반경을 산출하는 예를 보여주는 도면.
도 4는 각 곡률 반경이 속하는 등급 별로 제한속도가 매칭되어 있는 테이블을 보여주는 도면.
도 5는 도 1에 도시된 곡률 반경 산출 장치를 포함하는 지상 신호 장치가 적용된 열차 운행 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 6은 제한속도에 따른 열차의 속도 패턴을 보여주는 그래프.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 열차 노선의 곡률 반경 산출 방법을 보여주는 플로우차트.
도 8은 도 7에 도시된 곡률 반경 산출 방법을 구체적으로 보여주는 플로우차트.
이하, 첨부되는 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열차 노선의 곡률 반경 산출 장치의 개략적인 구성을 보여주는 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 열차 노선의 곡률 반경 산출 장치(100)는 열차의 주행 중에 열차의 노선의 곡률 반경을 산출하는 것으로서, 일 실시예에 있어서 열차 노선의 곡률 반경 산출 장치(100)는, 열차의 운행을 위해 열차에 탑재된 차상 신호 장치(미도시)로 열차의 운행 제어를 위한 다양한 정보를 전송하는 지상 신호 장치에 포함될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 지상 신호 장치는, 차상 신호 장치로 노선의 곡률 정보, 열차의 이동 권한(Permissive Movement Area), 열차의 제한 속도 등의 정보를 송신할 수 있다.
이러한 열차 노선의 곡률 반경 산출 장치(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이 현재 위치 산출부(110), 정지 위치 결정부(120), 곡률 반경 산출부(130). 및 제한속도 결정부(140)를 포함한다.
먼저, 현재 위치 산출부(110)는 열차에 탑재된 차상 신호 장치(미도시)로부터 전송되는 정보들(예컨대, 지상자의 식별정보, 열차의 이동거리 등)을 이용하여 열차의 현재 위치를 산출한다.
일 실시예에 있어서, 현재 위치 산출부(110)는, 열차에 장착되어 있는 차상자(미도시)에 의해 검지되는 지상자의 식별정보 및 지상자가 검지된 이후 열차의 이동 거리를 이용하여 열차의 현재 위치를 산출할 수 있다. 즉, 현재 위치 산출부(110)는 지상자의 식별정보를 이용하여 해당 지상자가 설치되어 있는 위치 값을 확인하고, 지상자가 설치되어 있는 위치 값과 열차의 이동 거리 값을 합산함으로써 열차의 현재 위치를 산출한다.
이와 같이 현재 위치 산출부(110)는 차상자에 의해 검지된 지상자의 식별정보를 이용하여 열차의 현재 위치를 산출하기 때문에, 열차의 현재 위치는 열차에서 차상자가 장착된 위치가 기준이 될 수 있다.
다음으로, 정지 위치 결정부(120)는, 선행열차의 위치를 고려하여 열차가 정지해야 할 정지 위치를 결정하고, 열차의 현재 위치로부터 열차의 정지 위치까지의 거리를 나타내는 이동권한을 산출하여 후술할 제한속도 결정부(140)를 통해 열차에 탑재된 차상 신호 장치로 제공한다. 차상 신호 장치는, 이러한 이동권한을 이용하여 열차의 속도를 제어하게 된다. 이때, 열차의 정지 위치는 열차에 탑재된 차상자의 위치가 기준이 된다.
일 실시예에 있어서, 정지 위치 결정부(120)는, 소정 시간 간격, 외부로부터 발생되는 이벤트 정보, 또는 미리 정해진 열차의 주행 스케쥴에 따라 열차의 정지 위치를 새롭게 산출할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 정지 위치 결정부(120)가, 소정 시간 간격이나 외부로부터 이벤트 정보가 수신될 때마다 열차의 정지 위치를 다시 산출하는 이유는, 선로에 사고가 발생하거나 선행열차와의 시격을 조절하기 위해 열차가 최대한 이동할 수 있는 위치를 결정해야 하기 때문이다.
일 실시예에 있어서, 정지 위치 결정부(120)는, 해당 열차에 선행하는 선행열차의 후미부를 정지 위치로 설정할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 정지 위치 결정부(120)는, 해당 열차에 대해 미리 설정되어 있는 안전 버퍼값과 해당 열차의 이동권한을 열차의 현재 위치 값에 합산함으로써 정지 위치를 결정할 수 있다.
이때, 해당 열차에 대한 안전 버퍼 값은, 해당 열차에 탑재되어 있는 타코 제너레이터의 오차값과 해당 열차에 의해 검지되는 지상자의 응동 범위 값을 합산함으로써 산출할 수 있다.
여기서, 타코 제너레이터의 오차값은 열차가 미리 정해진 거리(예컨대, 1000m)를 주행하는 경우 발생되는 타코 제너레이터의 연산 오차값 및 타코 제너레이터의 하드웨어 정밀도 기준에 의해 미리 결정되어 있는 위치 분해능값 중 적어도 하나일 수 있고, 지상자의 응동 범위값은 지상자의 중심에서 끝단까지의 거리와 지상자를 벗어난 RFID 인식 가능 영역의 합의 2배 값으로 정의될 수 있다.
또한, 해당 열차의 이동권한은 해당 열차와 해당 열차에 선행하는 선행열차간의 거리에서, 해당 열차에 대한 안전 버퍼값, 선행 열차에 대한 안전 버퍼값, 및 미리 결정되어 있는 안전 거리값을 감산함으로써 산출할 수 있다.
다음으로, 곡률 반경 산출부(130)는, 열차의 현재 위치와 열차의 정지 위치 사이의 구간에서 열차 노선의 곡률 반경을 산출한다.
일 실시예에 있어서, 곡률 반경 산출부(130)는, 열차의 현재 위치와 정지 위치 사이에 존재하는 각 구간에 대한 곡률 반경들 중 가장 큰 곡률 반경을 열차의 현재 위치와 열차의 정지 위치 사이 구간에서의 곡률 반경으로 산출할 수 있다.
구체적으로, 곡률 반경 산출부(130)는, 열차의 현재 위치에서 정지 위치까지의 열차의 전방 평균 곡률 반경 및 후방 평균 곡률반경을 산출하고, 산출된 열차의 전방 평균 곡률반경 및 후방 평균 곡률반경 중 어느 하나를 이용하여 열차의 현재 위치와 정지 위치 사이 구간에서 열차 노선의 곡률 반경을 산출한다.
이러한 실시예에 있어서, 곡률 반경 산출부(130)가 열차의 전방 평균 곡률 반경 및 후방 평균 곡률 반경 모두를 고려하여 열차 노선의 곡률 반경을 산출하는 이유는 열차의 길이에 따라 열차 노선의 곡률 반경이 달라 질 수 있고, 열차 노선의 곡률 반경이 달라 지게 되면 열차의 곡률 반경을 기초로 결정되는 열차의 제한속도가 달라 질 수 있기 때문이다.
이러한 실시예에 따른 곡률 반경 산출부(130)를 도 2를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 곡률 반경 산출부의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 곡률 반경 산출부(130)는, 전방 평균 곡률 반경 산출부(200), 후방 평균 곡률 반경 산출부(210), 및 판단부(220)를 포함한다.
전방 평균 곡률 반경 산출부(200)는, 현재 위치에서 열차의 전단과 정지 위치에서 열차의 전단 사이 구간의 평균 곡률 반경인 전방 평균 곡률 반경을 산출한다.
일 실시예에 있어서, 전방 평균 곡률 반경 산출부(200)는, 현재 위치에서 열차 전단이 위치하는 제1 지점과 열차의 정지 위치에서 열차 전단이 위치할 제2 지점 간의 거리와 상기 제1 지점에서 제2 지점까지 열차 노선의 곡률 반경 변화량을 이용하여 전방 평균 곡률 반경을 산출할 수 있다.
구체적으로, 전방 평균 곡률 반경 산출부(200)는, 제1 지점에서 제2 지점까지 열차 노선의 곡률 반경의 변화량을 제1 지점과 제2 지점 간의 거리로 나눔으로써 열차의 전방 평균 곡률 반경을 산출할 수 있다.
이를 위해, 전방 평균 곡률 반경 산출부(200)는, 먼저, 현재 위치에서 열차 전단이 위치하는 제1 지점의 값과 상기 정지 위치에서 상기 열차 전단이 위치할 제2 지점의 값을 획득한다.
일 실시예에 있어서, 전방 평균 곡률 반경 산출부(200)는, 열차에 장착된 차상자에 의해 검지된 지상자의 위치 값, 지상자가 검지된 이후의 열차의 이동거리, 및 차상자로부터 열차의 전단까지의 거리 값을 모두 합산함으로써 현재 위치에서 열차 전단이 위치하는 제1 지점의 값을 획득할 수 있다.
이때, 전방 평균 곡률 반경 산출부(200)는 제1 지점의 값을 획득함에 있어서 열차의 제어가 보다 안전하게 수행되도록 하기 위해, 차상자로부터 열차의 전단까지의 거리는 실제 값에서 미리 정해진 안전 거리값이 가산된 값으로 결정할 수 있다.
한편, 전방 평균 곡률 반경 산출부(200)는, 정지 위치 결정부(120)에 의해 결정된 정지 위치 값과 차상자로부터 열차 전단까지의 거리 값을 합산함으로써 정지 위치에서 열차 전단이 위치할 제2 지점의 값을 획득할 수 있다.
다음으로, 전방 평균 곡률 반경 산출부(200)는, 획득된 열차의 제1 및 제2 지점의 값을 이용하여 제1 및 제2 지점 간의 거리와 제1 지점에서 제2 지점까지 열차노선의 곡률 반경 변화량을 산출한다. 이때, 제1 지점부터 제2 지점까지의 각 구간 별 곡률 반경은, 전체 노선에 포함된 각 구간의 곡률 반경이 기록되어 있는 테이블 로부터 획득할 수 있다.
일 실시예에 있어서 전방 평균 곡률 반경 산출부(200)는, 제1 지점부터 제2 지점 사이에 존재하는 각 구간 별 곡률 반경과 상기 각 곡률 반경이 유지되는 거리의 곱을 모두 합산함으로써 제1 지점에서 제2 지점까지 열차 노선의 곡률 반경의 변화량을 산출할 수 있다.
전방 평균 곡률 반경 산출부(200)가 열차의 전방 평균 곡률 반경을 산출하는 예를 도 3을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 3은 열차의 길이가 80m인 경우 열차의 전방 및 후방 평균 곡률 반경을 산출하는 방법을 보여주는 예이다. 도 3에서는 설명의 편의를 위해 제1 지점의 값은 미리 정해진 안전 거리 값이 가산된 값인 것으로 가정하여 설명한다.
도 3을 참조할 때, 전방 평균 곡률 반경 산출부(200)는 먼저, 아래의 수학식1과 같이 열차의 제1 지점에서 제2 지점까지의 거리인 S1을 산출할 수 있다.
Figure 112011023714047-pat00001
다음으로, 전방 평균 곡률 반경 산출부(200)는, 제1 지점에서 제2 지점까지의 구간 중 최초 b구간은 곡률 반경이 R1으로 유지되고, 이후 c구간은 곡률 반경이 R2로 유지되며, 이후 d구간은 곡률 반경이 R3로 유지되고, 이후 e 및 f구간은 곡률 반경이 R4로 유지되며, 이후 g구간은 곡률 반경이 R5로 유지되므로, 제1 지점에서 제2 지점까지의 노선 곡률 반경의 변화량(A1)을 아래의 수학식 2와 같이 산출할 수 있다.
Figure 112011023714047-pat00002
다음으로, 전방 평균 곡률 반경 산출부(200)는, 아래의 수학식 3을 이용하여 제1 지점에서 제2 지점까지의 평균 곡률 반경인 전방 평균 곡률 반경을 산출할 수 있다.
Figure 112011023714047-pat00003
일 실시예에 있어서, 후방 평균 곡률 반경 산출부(210)는, 현재 위치에서 열차 후단이 위치하는 제3 지점과 열차의 정지 위치에서 열차 후단이 위치할 제4 지점 간의 거리와 상기 제3 지점에서 제4 지점까지 노선 곡률 반경의 변화량을 이용하여 후방 평균 곡률 반경을 산출할 수 있다.
구체적으로, 후방 평균 곡률 반경 산출부(210)는, 제3 지점에서 제4 지점까지 노선 곡률 반경의 변화량을 제3 지점과 제4 지점 간의 거리로 나눔으로써 열차의 후방 평균 곡률 반경을 산출할 수 있다.
이를 위해, 후방 평균 곡률 반경 산출부(210)는, 먼저, 현재 위치에서 열차 후단이 위치하는 제3 지점의 값과 상기 정지 위치에서 상기 열차 후단이 위치할 제4 지점의 값을 획득한다.
일 실시예에 있어서, 후방 평균 곡률 반경 산출부(210)는, 열차에 장착된 차상자에 의해 검지된 지상자의 위치 값 및 지상자가 검지된 이후의 열차의 이동거리 값을 합산한 값에서 차상자로부터 열차의 후단까지의 거리 값을 감산함으로써 현재 위치에서 열차 후단이 위치하는 제3 지점의 값을 획득할 수 있다.
이때, 후방 평균 곡률 반경 산출부(210)는 제3 지점의 값을 획득함에 있어서 열차의 제어가 보다 안전하게 수행되도록 하기 위해, 차상자로부터 열차의 후단까지의 거리는 실제 값에서 미리 정해진 안전 거리값이 가산된 값으로 결정할 수 있다.
한편, 후방 평균 곡률 반경 산출부(210)는, 정지 위치 결정부(120)에 의해 결정된 정지 위치 값에서 차상자로부터 열차 후단까지의 거리 값을 감산함으로써 정지 위치에서 열차 후단이 위치할 제2 지점의 값을 획득할 수 있다.
다음으로, 후방 평균 곡률 반경 산출부(210)는, 획득된 열차의 제3 및 제4 지점의 값을 이용하여 제3 및 제4 지점 간의 거리와 제3 지점에서 제4 지점까지 열차노선의 곡률 반경의 변화량을 산출한다. 이때, 제3 지점부터 제4 지점까지의 각 구간 별 곡률 반경은, 전체 노선에 포함된 각 구간의 곡률 반경이 기록된 테이블로부터 획득할 수 있다.
일 실시예에 있어서 후방 평균 곡률 반경 산출부(210)는, 제3 지점부터 제4 지점 사이에 존재하는 각 구간 별 곡률 반경과 상기 각 곡률 반경이 유지되는 거리의 곱을 모두 합산함으로써 제3 지점에서 제4 지점까지 열차 노선의 곡률 반경 변화량을 산출할 수 있다.
후방 평균 곡률 반경 산출부(210)가 열차의 후방 평균 곡률 반경을 산출하는 예를 도 3을 참조하여 구체적으로 설명한다. 도 3에서는 설명의 편의를 위해 제3 지점의 값은 미리 정해진 안전 거리 값이 감산된 값인 것으로 가정하여 설명한다.
도 3을 참조할 때, 후방 평균 곡률 반경 산출부(210)는 먼저, 아래의 수학식4와 같이 열차의 제3 지점에서 제4 지점까지의 거리인 S2를 산출할 수 있다.
Figure 112011023714047-pat00004
다음으로, 후방 평균 곡률 반경 산출부(210)는, 제3 지점에서 제4 지점까지의 구간 중 최초 a 및 b 구간은 곡률 반경 R1으로 유지되고, 이후 C 구간은 곡률 반경 R2로 유지되며, 이후 d 구간은 곡률 반경 R3로 유지되고, 이후 e 구간은 곡률 반경 R4으로 유지되므로, 제3 지점에서 제4 지점까지의 노선 곡률 반경의 변화량(A2)을 아래의 수학식 5와 같이 산출할 수 있다.
Figure 112011023714047-pat00005
다음으로, 후방 평균 곡률 반경 산출부(210)는, 아래의 수학식 6을 이용하여 제3 지점에서 제4 지점까지의 평균 곡률 반경인 후방 평균 곡률 반경을 산출할 수 있다.
Figure 112011023714047-pat00006
다시 도 2를 참조하면, 판단부(220)는, 전방 평균 곡률 반경 산출부(200)에 의해 산출된 전방 평균 곡률 반경과 후방 평균 곡률 반경 산출부(210)에 의해 산출된 후방 평균 곡률 반경 중 더 큰 곡률 반경을 열차 노선의 곡률 반경으로 결정한다.
예컨대, 상술한 도 3에서 a구간은 90m, b구간은 10m, c구간은 60m, d구간은 200m, e구간은 30m, f구간은 40m, g구간은 40m이고, R1은 930, R2 및 R4는 0, R3는 650, R5는 200이라고 가정하면, 전방 평균 곡률 반경 산출부(200)에 의해 산출된 전방 평균 곡률 반경은 수학식 3에 의해 388이 되고, 후방 평균 곡률 반경 산출부(210)에 의해 산출된 후방 평균 곡률 반경은 수학식 6에 의해 581이되므로, 판단부(220)는 전방 평균 곡률 반경과 후방 평균 곡률 반경 중 후방 평균 곡률 반경을 열차 노선의 곡률 반경으로 결정한다.
다음으로 제한 속도 결정부(140)는, 열차 노선의 곡률 반경을 고려하여 열차의 현재 위치에서 정지 위치 사이 구간에서 열차의 제한 속도를 결정한다.
구체적으로, 제한 속도 결정부(140)는, 열차의 현재 위치에서 정지 위치 사이 구간에서 곡률 반경이 임계치 보다 작은 경우 미리 설정되어 있는 최고 속도를 제한 속도로 결정한다.
그러나, 열차의 현재 위치에서 정지 위치 사이 구간에서 곡률이 임계치 이상인 경우, 노선의 곡률 반경에 대한 등급 별로 제한 속도가 매칭되어 있는 제한 속도 테이블(150) 상에서 곡률 반경 산출부(130)에 의해 산출된 곡률 반경이 해당하는 등급과 매칭되어 있는 제한 속도를 해당 열차의 제한 속도로 결정한다.
예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 제한 속도 테이블(150)에는 곡률 반경이 600 이상이면 1급선으로 분류되고 그때의 제한 속도는 20km/h이며, 곡률 반경이 400 이상이면 2급선으로 분류되고 그때의 제한 속도는 30km/h이며, 곡률 반경이 300 이상이면 3급선으로 분류되고 그때의 제한 속도는 50km/h이며, 곡률 반경이 250이상이면 4급선으로 분류되고 그때의 제한 속도는 60km/h로 정의되어 있다고 가정한다.
도 3에 도시된 바와 같은 예에서, 곡률 반경 산출부(130)에 의해 산출된 곡률 반경은 581로써 해당 구간에서 곡률이 존재하고, 이러한 곡률 반경은 테이블 상에서 2급선으로 분류됨을 알 수 있으며, 그때의 제한 속도는 30km/h이므로, 제한속도 결정부(140)는 열차의 제한 속도를 30km/h로 결정한다.
이후, 제한 속도 결정부(140)는 도 5에 도시된 바와 같이, 결정된 열차의 제한 속도를 지상 신호 장치(500)에 무선 또는 유선으로 연결된 지상 신호기(510)와, 차상 신호기(520)를 경유하여 열차(530)에 탑재된 차상 신호 장치(540)로 전송하고, 차상 신호 장치(540)는 열차의 이동권한과 열차의 제한속도를 현재 위치에서 정지 위치까지의 구간에서의 속도 패턴을 작성한다.
이때, 제한속도 결정부(140)는, 열차의 이동권한을 열차의 제한속도와 함께 전송할 수 있다.
이때 차상 신호 장치(540)에 의해 생성되는 속도 패턴의 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 열차 노선의 곡률 반경이 클수록 그 제한속도가 낮기 때문에 그때의 속도 패턴(A)은 열차 노선의 곡률 반경이 작은 경우의 속도 패턴(B)에 비해 완만한 형태가 되도록 작성된다.
이하에서는 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명에 따라 열차 노선의 곡률 반경을 산출하는 방법에 대해 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 열차 노선의 곡률 반경 산출 방법을 보여주는 플로우차트이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 먼저 열차의 제1 위치 및 제2 위치를 결정한다(S700).
일 실시예에 있어서, 제1 위치는 열차의 현재 위치일 수 있고, 제2 위치는 열차의 정지 위치일 수 있다. 이때, 열차의 현재 위치는, 열차에 장착된 차상자에 의해 검지된 지상자의 식별정보 및 지상자가 검지된 이후 열차의 이동 거리를 이용하여 산출할 수 있다.
구체적으로, 열차의 현재 위치는 차상자에 의해 검지된 지상자의 위치 값과 지상자가 검지된 이후 열차의 이동 거리 값을 합산함으로써 산출될 수 있다.
또한 열차의 정지 위치는 소정 시간 간격 마다 갱신되거나, 외부로부터 이벤트 정보가 수신될 때마다 갱신될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 정지 위치는, 해당 열차에 선행하는 선행열차의 후미부로 설정될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 정지 위치는, 해당 열차에 대해 미리 설정되어 있는 안전 버퍼값과 해당 열차의 이동권한을 열차의 현재 위치 값에 합산한 값으로 결정될 수 있다.
이때, 해당 열차에 대한 안전 버퍼 값은, 해당 열차에 탑재되어 있는 타코 제너레이터의 오차값과 해당 열차에 의해 검지되는 지상자의 응동 범위 값을 합산함으로써 산출할 수 있다.
다음으로, 제1 위치 및 제2 위치 사이에 포함된 각 구간의 곡률 반경들 중 가장 큰 곡률 반경을 제1 위치 및 제2 위치 사이에서의 열차 노선의 곡률 반경으로 결정한다(S710).
이하에서는 제1 및 제2 위치 사이에서의 열차 노선의 곡률 반경을 산출하는 방법을 도 8을 참조하여 설명한다.
먼저, 열차의 제1 위치에서 열차 전단이 위치하는 제1 지점과 제2 위치에서 열차 전단이 위치할 제2 지점까지의 거리(S1)와, 제1 위치에서 열차 후단이 위치하는 제3 지점과 제2 위치에서 열차 후단이 위치할 제4 지점까지의 거리(S2)를 산출한다(S800).
일 실시예에 있어서, 제1 지점의 값은 차상자에 의해 검지된 지상자의 위치 값, 지상자가 검지된 이후의 열차의 이동거리 값, 및 차상자로부터 열차의 전단까지의 거리 값을 모두 합산함으로써 산출할 수 있다.
또한, 제3 지점의 값은 차상자에 의해 검지된 지상자의 위치 값과 지상자가 검지된 이후의 열차의 이동거리 값을 합산한 값에서 차상자로부터 열차의 후단까지의 거리 값을 감산함으로써 산출할 수 있다.
이때, 차상자로부터 열차의 전단까지의 거리 값과 차상자로부터 열차의 후단까지의 거리 값은 안전을 위해 실제 값에서 미리 정해진 안전 거리가 가산된 값일 수 있다.
한편, 제2 지점의 값은 S700에서 결정된 제2 위치 값에서 차상자로부터 열차의 전단까지의 거리 값을 합산함으로써 산출할 수 있고, 제4 지점의 값은 S700에서 결정된 제2 위치 값에서 차상자로부터 열차의 후단까지의 거리 값을 감산함으로써 산출할 수 있다.
다음으로, 제1 지점에서 제2 지점까지의 열차 노선의 곡률 반경의 변화량(A1) 및 제3 지점에서 제4 지점까지의 열차 노선의 곡률 반경 변화량(A2)을 산출한다(S810).
이때, 제1 지점부터 제2 지점까지 열차 노선의 곡률 반경 변화량(A1)은, 제1 지점부터 제2 지점 사이에 존재하는 각 구간 별 곡률 반경과 상기 각 곡률 반경이 유지되는 거리의 곱을 모두 합산함으로써 산출될 수 있고, 제3 지점에서 제4 지점까지 열차 노선의 곡률 반경 변화량(A2)는, 제3 지점부터 제4 지점 사이에 존재하는 각 구간 별 곡률 반경과 상기 각 곡률 반경이 유지되는 거리의 곱을 모두 합산함으로써 산출될 수 있다.
다음으로, 제1 지점에서 제2 지점까지의 거리(S1)와 제1 지점에서 제2 지점까지 열차 노선의 곡률 반경 변화량(A1)을 이용하여 전방 평균 곡률 반경을 산출하고, 제3 지점에서 제4 지점까지의 거리(S2)와 제3 지점에서 제4 지점까지 열차 노선의 곡률 반경 변화량(A2)을 이용하여 후방 평균 곡률 반경을 산출한다(S820).
이때, 전방 평균 곡률 반경은 제1 지점에서 제2 지점까지 열차 노선의 곡률 반경 변화량(A1)을 제1 지점에서 제2 지점까지의 거리(S1)로 나눔으로써 산출할 수 있고, 후방 평균 곡률 반경은 제3 지점에서 제4 지점까지 열차 노선의 곡률 반경 변화량(A2)을 제3 지점에서 제4 지점까지의 거리(S2)로 나눔으로써 산출할 수 있다.
다음으로, 전방 평균 곡률 반경과 후방 평균 곡률 반경을 비교하여, 더 큰 곡률 반경을 열차 노선의 곡률 반경으로 결정한다(S830).
상술한 실시예에 있어서는 전방 평균 곡률 반경과 후방 평균 곡률 반경 중 더 큰 곡률 반경을 열차 노선의 곡률 반경으로 결정하는 것으로 기재하였지만, 변형된 실시예에 있어서는 전방 평균 곡률 반경과 후방 평균 곡률 반경의 평균 값을 열차 노선의 곡률 반경으로 결정할 수도 있을 것이다.
다시 도 7을 참조하면, S710에서 결정된 곡률 반경에 따라 제1 위치 및 제2 위치 사이에서의 제한 속도를 결정한다(S720).
일 실시예에 있어서, S710에서 결정된 곡률 반경이 임계치보다 작은 경우, 예컨대 곡률이 없는 경우 미리 정해진 최고 속도를 제한 속도로 결정한다. 또한, 곡률 반경이 임계치 이상인 경우, 즉 곡률이 있는 경우, 노선의 곡률 반경 등급 별로 제한 속도가 매칭되어 있는 제한 속도 테이블 상에서 S710에서 산출된 곡률 반경이 해당하는 등급과 매칭되어 있는 제한 속도를 해당 열차의 제한 속도로 결정한다.
다음으로, S720에서 결정된 열차의 제한 속도를 열차에 탑재된 차상 신호 장치로 전송한다(S730). 이때, 열차의 이동권한을 함께 전송할 수 있다.
이후, 차상 신호 장치는 이러한 열차의 이동권한과 제한 속도를 이용하여 제1 위치 및 제2 위치 사이에서의 속도 패턴을 작성하게 된다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 곡률 반경 산출 장치 110: 현재 위치 산출부
120: 정지 위치 결정부 130: 곡률 반경 산출부
140: 제한 속도 결정부 150: 제한 속도 테이블
200: 전방 평균 곡률 반경 산출부 210: 후방 평균 곡률 반경 산출부
220: 판단부

Claims (14)

  1. 삭제
  2. 열차에서 검지된 지상자의 위치 값 및 상기 지상자가 검지된 이후 열차의 이동 거리를 기초로 열차의 현재 위치를 산출하는 현재 위치 산출부;
    상기 열차의 이동권한 및 상기 열차의 현재 위치를 기초로 상기 열차의 정지 위치를 결정하는 정지 위치 결정부;
    상기 현재 위치와 정지 위치 사이에 포함된 각 구간에 대한 곡률 반경들 중 가장 큰 곡률 반경을 상기 현재 위치와 정지 위치 간의 곡률 반경으로 결정하는 곡률반경 산출부; 및
    상기 산출된 곡률 반경에 따라 상기 열차의 제한속도를 결정하는 제한속도 결정부를 포함하고,
    상기 곡률반경 산출부는, 상기 현재 위치에서 열차 전단이 위치하는 제1 지점과 상기 결정된 정지 위치에서 열차의 전단이 위치할 제2 지점 사이의 전방 곡률 반경 및 상기 현재 위치에서 열차 후단이 위치하는 제3 지점과 상기 정지 위치에서 열차 후단이 위치하는 제4 지점 사이의 후방 곡률 반경 중 적어도 하나를 이용하여 상기 현재 위치와 정지 위치 간의 곡률 반경을 산출하는 것을 특징으로 하는 열차 노선의 곡률 반경 산출 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 곡률 반경 산출부는,
    상기 제1 지점에서 제2 지점까지 열차 노선의 곡률 반경 변화량을 상기 제1 지점과 상기 제2 지점간의 거리로 나눔으로써 상기 전방 곡률 반경을 산출하는 전방 곡률 반경 산출부;
    상기 제3 지점에서 제4 지점까지 열차 노선의 곡률 반경 변화량을 상기 제3 지점과 상기 제4 지점간의 거리로 나눔으로써 상기 후방 평균 곡률 반경을 산출하는 후방 곡률 반경 산출부; 및
    상기 전방 곡률 반경 및 후방 곡률 반경 중 어느 하나를 상기 열차 노선의 곡률 반경으로 결정하는 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차 노선의 곡률 반경 산출 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전방 곡률 반경 산출부는, 상기 제1 지점부터 상기 제2 지점 사이에 존재하는 곡률 반경 별로 각 곡률 반경과 상기 각 곡률 반경이 유지되는 거리의 곱을 모두 합산하여 상기 제1 지점에서 제2 지점까지 상기 열차 노선의 곡률 반경 변화량을 산출하고,
    상기 후방 곡률 반경 산출부는, 상기 제3 지점부터 상기 제4 지점 사이에 존재하는 곡률 반경 별로 각 곡률 반경과 상기 각 곡률 반경이 유지되는 거리의 곱을 모두 합산하여 상기 제3 지점에서 제4 지점까지 상기 열차 노선의 곡률 반경 변화량을 산출하는 것을 특징으로 하는 열차 노선의 곡률 반경 산출 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 지점은, 상기 지상자의 위치 값, 상기 열차의 이동거리, 차상자로부터 상기 열차의 전단까지의 거리, 및 미리 정해진 안전 거리를 합산하여 결정되고, 상기 제2 지점은, 상기 정지 위치에 상기 차상자로부터 상기 열차의 전단까지의 거리를 합산하여 결정되며,
    상기 제3 지점은, 상기 지상자의 위치 값과 상기 열차의 이동 거리의 합에서 상기 차상자로부터 상기 열차의 후단까지의 거리 및 미리 정해진 안전 거리를 감산하여 결정되고, 상기 제4 지점은, 상기 정지 위치에서 상기 차상자로부터 상기 열차의 후단까지의 거리를 감산하여 결정되는 것을 특징으로 하는 열차 노선의 곡률 반경 산출 장치.
  6. 열차에서 검지된 지상자의 위치 값 및 상기 지상자가 검지된 이후 열차의 이동 거리를 기초로 열차의 현재 위치를 산출하는 현재 위치 산출부;
    상기 열차의 이동권한 및 상기 열차의 현재 위치를 기초로 상기 열차의 정지 위치를 결정하는 정지 위치 결정부;
    상기 현재 위치와 정지 위치 사이에 포함된 각 구간에 대한 곡률 반경들 중 가장 큰 곡률 반경을 상기 현재 위치와 정지 위치 간의 곡률 반경으로 결정하는 곡률반경 산출부; 및
    상기 산출된 곡률 반경에 따라 상기 열차의 제한속도를 결정하는 제한속도 결정부를 포함하고,
    상기 정지 위치 결정부는, 미리 정해진 시간 간격 마다 또는 외부로부터 이벤트가 발생될 때마다 상기 정지 위치를 갱신하는 것을 특징으로 하는 열차 노선의 곡률 반경 산출 장치.
  7. 열차에서 검지된 지상자의 위치 값 및 상기 지상자가 검지된 이후 열차의 이동 거리를 기초로 열차의 현재 위치를 산출하는 현재 위치 산출부;
    상기 열차의 이동권한 및 상기 열차의 현재 위치를 기초로 상기 열차의 정지 위치를 결정하는 정지 위치 결정부;
    상기 현재 위치와 정지 위치 사이에 포함된 각 구간에 대한 곡률 반경들 중 가장 큰 곡률 반경을 상기 현재 위치와 정지 위치 간의 곡률 반경으로 결정하는 곡률반경 산출부; 및
    상기 산출된 곡률 반경에 따라 상기 열차의 제한속도를 결정하는 제한속도 결정부를 포함하고,
    상기 현재 위치 산출부는, 상기 지상자의 위치 값 및 상기 지상자가 검지된 이후 열차의 이동 거리를 합산하여 상기 열차의 현재 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 열차 노선의 곡률 반경 산출 장치.
  8. 열차에서 검지된 지상자의 위치 값 및 상기 지상자가 검지된 이후 열차의 이동 거리를 기초로 열차의 현재 위치를 산출하는 현재 위치 산출부;
    상기 열차의 이동권한 및 상기 열차의 현재 위치를 기초로 상기 열차의 정지 위치를 결정하는 정지 위치 결정부;
    상기 현재 위치와 정지 위치 사이에 포함된 각 구간에 대한 곡률 반경들 중 가장 큰 곡률 반경을 상기 현재 위치와 정지 위치 간의 곡률 반경으로 결정하는 곡률반경 산출부; 및
    상기 산출된 곡률 반경에 따라 상기 열차의 제한속도를 결정하는 제한속도 결정부를 포함하고,
    상기 정지 위치 결정부는, 상기 열차에 대해 미리 설정되어 있는 안전 버퍼값과 상기 열차의 이동권한을 상기 현재 위치에 합산함으로써 상기 열차의 정지 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 열차 노선의 곡률 반경 산출 장치.
  9. 열차에서 검지된 지상자의 위치 값 및 상기 지상자가 검지된 이후 열차의 이동 거리를 기초로 열차의 현재 위치를 산출하는 현재 위치 산출부;
    상기 열차의 이동권한 및 상기 열차의 현재 위치를 기초로 상기 열차의 정지 위치를 결정하는 정지 위치 결정부;
    상기 현재 위치와 정지 위치 사이에 포함된 각 구간에 대한 곡률 반경들 중 가장 큰 곡률 반경을 상기 현재 위치와 정지 위치 간의 곡률 반경으로 결정하는 곡률반경 산출부; 및
    상기 산출된 곡률 반경에 따라 상기 열차의 제한속도를 결정하는 제한속도 결정부를 포함하고,
    상기 제한속도 결정부는,
    상기 곡률 반경 산출부에 의해 산출된 곡률 반경이 임계치 이상인 경우, 곡률 반경 등급 별로 제한 속도가 매칭되어 있는 테이블 상에서 상기 산출된 곡률 반경이 속하는 등급과 매칭되어 있는 제한 속도를 상기 열차의 제한 속도로 결정하고,
    상기 곡률 반경 산출부에 의해 산출된 곡률 반경이 임계치 보다 작은 경우 미리 정해진 최고 속도를 상기 열차의 제한 속도로 결정하는 것을 특징으로 하는 열차 노선의 곡률 반경 산출 장치.
  10. 삭제
  11. 열차에 탑재된 차상자에 의해 검지된 지상자의 위치값 및 상기 열차의 이동 거리를 합산하여 상기 열차의 현재 위치를 산출하는 단계;
    상기 열차에 대해 미리 설정되어 있는 안전 버퍼값과 상기 열차의 이동 권한을 상기 현재 위치에 합산하여 상기 열차의 정지 위치를 결정하는 단계;
    상기 현재 위치와 정지 위치 사이에 포함된 각 구간에 대한 전방 곡률 반경 및 후방 곡률 반경 중 적어도 하나의 곡률 반경을 계산하는 단계: 및
    상기 각 구간에 대한 곡률 반경 중 가장 큰 곡률 반경에 따라 상기 열차의 제한 속도를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 곡률 반경 계산 단계에서,
    상기 전방 곡률 반경은, 상기 열차의 현재 위치에서 열차 전단이 위치하는 제1 지점과 열차의 정지 위치에서 상기 열차 전단이 위치할 제2 지점까지의 전방 평균 곡률 반경이고, 상기 제1 지점과 제2 지점간의 거리를 상기 제1 지점에서 제2 지점까지 열차 노선의 곡률 반경 변화량으로 나누어 상기 전방 곡률 반경을 계산하는 것을 특징으로 하는 열차 노선의 곡률 반경 산출 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 지점에서 제2 지점까지 상기 열차 노선의 곡률 반경 변화량은, 상기 제1 지점부터 상기 제2 지점 사이에 존재하는 곡률 반경 별로 각 곡률 반경과 상기 각 곡률 반경이 유지되는 거리의 곱을 모두 합산하여 산출하는 것을 특징으로 하는 열차 노선의 곡률 반경 산출 방법.
  13. 열차에 탑재된 차상자에 의해 검지된 지상자의 위치값 및 상기 열차의 이동 거리를 합산하여 상기 열차의 현재 위치를 산출하는 단계;
    상기 열차에 대해 미리 설정되어 있는 안전 버퍼값과 상기 열차의 이동 권한을 상기 현재 위치에 합산하여 상기 열차의 정지 위치를 결정하는 단계;
    상기 현재 위치와 정지 위치 사이에 포함된 각 구간에 대한 전방 곡률 반경 및 후방 곡률 반경 중 적어도 하나의 곡률 반경을 계산하는 단계: 및
    상기 각 구간에 대한 곡률 반경 중 가장 큰 곡률 반경에 따라 상기 열차의 제한 속도를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 곡률 반경 계산 단계에서,
    상기 후방 곡률 반경은 상기 현재 위치에서 열차 후단이 위치하는 제3 지점과 상기 정지 위치에서 상기 열차 후단이 위치할 제4 지점까지의 후방 평균 곡률 반경이고, 상기 제3 지점과 상기 제4 지점간의 거리를 상기 제3 지점에서 상기 제4 지점까지 열차 노선의 곡률 반경 변화량으로 나누어 상기 후방 곡률 반경을 계산하는 것을 특징으로 하는 열차 노선의 곡률 반경 산출 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제3 지점에서 제4 지점까지 상기 열차 노선의 곡률 반경 변화량은, 상기 제3 지점부터 상기 제4 지점 사이에 존재하는 곡률 반경 별로 각 곡률 반경과 상기 각 곡률 반경이 유지되는 거리의 곱을 모두 합산하여 산출하는 것을 특징으로 하는 열차 노선의 곡률 반경 산출 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20100131850A (ko) * 2009-06-08 2010-12-16 샬롬엔지니어링 주식회사 틸팅열차 틸팅상태 감시시스템

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KR20100131850A (ko) * 2009-06-08 2010-12-16 샬롬엔지니어링 주식회사 틸팅열차 틸팅상태 감시시스템

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