KR101325378B1

KR101325378B1 - 열차위치 오차보정 장치

Info

Publication number: KR101325378B1
Application number: KR1020120132932A
Authority: KR
Inventors: 이선호
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2012-11-22
Filing date: 2012-11-22
Publication date: 2013-11-08

Abstract

열차위치 오차보정 장치가 개시된다. 본 발명의 일실시예의 장치는, 타코미터를 기반으로 한 열차의 이동거리와 트랜스폰더를 기반으로 한 열차의 이동거리로부터 타코미터의 오차율을 계산하여 열차의 위치를 보정한다.

Description

열차위치 오차보정 장치{APPARATUS FOR COMPENSATING ERROR OF TRAIN POSITION}

본 발명은 열차위치의 오차보정 장치에 관한 것이다.

철도차량을 안전하게 운행하기 위해서는, 열차의 위치를 검지하는 기술이 필수적이다.

종래의 열차위치를 검지하는 방법은 타코미터(tachometer)의 회전수를 이용하여 계산한 열차의 이동거리를 누적하여 열차위치를 검지하였다. 그러나, 타코미터의 오차와 차륜의 슬립/슬라이드 현상에 의해, 정확한 열차의 이동거리를 계산할 수 없으면, 열차의 잘못된 위치추적으로 인해 사고의 위험이 따르게 되는 문제점이 있다.

이를 예방하기 위해 선로에 복수의 트랜스폰더(transponder)를 설치하여, 열차가 트랜스폰더 위를 지날때 열차의 이동거리를 초기화하여 이러한 오차를 감소시키는 방법이 병행되고 있다. 그러나, 이 경우에도 트랜스폰더의 설치 간격이 멀어질 경우, 위치추적의 실패로 인한 사고가 발생할 수 있는 문제점이 있다.

도 1은 종래의 열차위치를 검지하는 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 구성도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 종래의 열차위치를 검지하는 시스템은, 선로를 따라 설치된 복수의 트랜스폰더(4a, 4b)와, 열차(1)에 설치되어 트랜스폰더(4a, 4b) 위에 위치했을 때 이를 검지하여 정보를 수신하고 수신한 정보를 분석하는 트랜스폰더 리더(3)와, 열차(1)의 바퀴에 설치되어 열차의 이동거리를 계산하는 타코미터(2a, 2b)와, 열차(1)에서 측정한 열치의 위치를 송신하는 통신부(5) 및 통신부(5)가 송신한 열차의 위치를 수신하여 열차의 위치를 파악하는 지상신호설비(6)로 구성된다.

위와 같은 시스템에서, 열차(1)는 선로를 따라 주행하며, 선로에 설치된 트랜스폰더(4a, 4b)를 지날 때 트랜스폰더 리더(3)를 통해 이를 검지한다. 리더(3)는 열차(1)의 바퀴에 설치되는 타코미터(2a, 2b)의 회전을 통해 이동거리를 계산하고, 트랜스폰더(4a, 4b)를 검지한 시점에 이동거리를 초기화한다.

각각의 트랜스폰더(4a, 4b)는 고유의 식별번호 및 설치위치(절대좌표)가 저장되므로, 리더(3)는 트랜스폰더(4a, 4b)를 기준으로 이동거리를 계산하여, 지상신호설비(6)에 트랜스폰더(4a, 4b)의 식별번호와 해당 트랜스폰더를 기준으로 하는 이동거리를 전송한다.

지상신호설비(6)는 해당 열차(1)가 어떤 트랜스폰더(4a, 4b)를 기준으로 얼마나 떨어져 있는지를 파악할 수 있다.

최근 열차(1)와 지상신호설비(6)간 상호 통신이 가능한 무선네트워크를 갖추고 열차를 제어하는 CBTC(Communication-Based Train Control) 시스템이 개발됨에 따라, 이와 같은 열차위치를 검지하는 방식이 폭넓게 사용되고 있다.

위의 기술은 열차(1)에서 트랜스폰더 리더(3)와 타코미터(2a, 2b)를 이용하여 위치정보를 수집하여, 지상신호설비(6)에 이 위치정보를 전송한다. 그러나, 지상신호설비(6)가 열차(1)를 검지할 수 없으므로, 절대적으로 열차(1)에서 수집한 정보를 신뢰하여야 하는 문제점이 있다.

즉, 타코미터(2a, 2b)의 오류로 인해 트랜스폰더로부터의 거리에 오차가 발생하면, 정확한 열차의 위치검지에 실패하여, 열차간 충돌 또는 추돌사고가 발생할 가능성이 존재하는 문제점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 선로 위에 주기적으로 설치된 트랜스폰더의 정보를 이용하여 타코미터의 오차를 보정하는 열차위치 오차보정 장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 복수의 트랜스폰더에 의해 복수의 구간으로 정의되는 선로를 주행하는 열차의 위치의 오차를 보정하는 본 발명의 일실시예의 오차보정 장치는, 타코미터로부터 발생된 펄스를 이용하여 열차의 차륜의 회전수를 측정하고, 상기 차륜의 반지름 정보를 이용하여 열차의 제1이동거리를 계산하는 제1계산부; 트랜스폰더를 검지하고, 검지한 상기 트랜스폰더의 절대 좌표를 제공하는 리더; 상기 트랜스폰더의 절대 좌표를 이용하여 상기 열차의 제2이동거리를 계산하는 제2계산부; 상기 제1이동거리와 상기 제2이동거리의 차이로부터 상기 타코미터의 오차율을 계산하는 제3계산부; 및 상기 타코미터의 오차율을 참조로 상기 제1이동거리로부터 열차의 위치를 보정하여, 상기 열차의 위치를 결정하는 결정부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 제1계산부는, 상기 리더가 상기 트랜스폰더를 검지한 시점에, 해당 구간의 이동거리를 초기화할 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 제3계산부가 계산한 상기 타코미터의 오차율 및 상기 트랜스폰더의 절대 좌표를 저장하는 저장부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 저장부는, 복수의 구간에서의 상기 타코미터의 오차율을 누적하여 저장할 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 결정부는, 복수의 구간에서 누적된 상기 타코미터이 오차율을 참조로 열차의 위치를 보정할 수 있다.

상기와 같은 본 발명은, 타코미터의 오차를 수정하여 타코미터의 신뢰성을 높이고 현재 열차의 정확한 속도와 운행 누적거리를 파악할 수 있으며, 이에 따라 열차의 열차운용에 효율성을 높이고 안전한 운전이 가능하게 한다.

즉, 본 발명은 열차간의 충돌을 방지하고 열차간의 간격을 유지하여 안전한 철도차량의 운행이 가능하게 하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 열차위치를 검지하는 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 열차위치 보정장치의 구성도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 열차위치 보정장치의 구성도로서, 도 1과 같은 시스템에서 열차(1)의 내부의 차상신호장치(도시되지 않음)에 제공될 수 있다. 도 1의 설명에서는 복수의 트랜스폰더 및 타코미터를 구별하기 위해 참조부호에 a 및 b를 병기하였으나, 이하에서는 각각 '트랜스폰더(4)' 및 '타코미터(2)'로 통일하여 표기하기로 한다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 보정장치는, 타코미터(tachometer)(2), 트랜스폰더 리더(transponder reader)(3), 타코미터 기반 이동거리 계산부(10), 열차위치 계산부(20), 타코미터 오차율 계산부(30), 저장부(40) 및 트랜스폰더 기반 이동거리 계산부(50)를 포함할 수 있다.

타코미터(2)는 도 1과 같이 열차(1)의 바퀴의 축(윤축)에 설치되는 것으로서, 열차(1)의 회전속도를 측정하는 것으로서, 타코미터(2)는 바퀴가 1회전하는 경우 펄스(pulse)를 발생하여 타코미터 기반 이동거리 계산부(10)에 제공할 수 있다.

타코미터 기반 이동거리 계산부(10)는 타코미터(2)로부터 발생된 펄스를 이용하여 차륜의 회전수를 측정하고, 차륜의 반지름 정보를 이용하여 열차(1)의 이동거리를 계산할 수 있다.

트랜스폰더 리더(3)는 열차(1)가 트랜스폰더(4) 위에 위치한 경우 이를 검출하고, 트랜스폰더(4)의 절대 좌표를 트랜스폰더 기반 이동거리 계산부(50)와 저장부(40) 및 열차위치 계산부(20)에 제공한다.

트랜스폰더 기반 이동거리 계산부(50)는 트랜스폰더 리더(3)로부터 수신한 트랜스폰더(4)의 절대 좌표를 이용하여 열차의 이동거리를 계산한다.

타코미터 오차율 계산부(30)는 타코미터 기반 이동거리와 트랜스폰더 기반 이동거리의 차이를 계산한다. 저장부(40)는 열차위치 계산부(20)가 계산한 열차의 위치와 타코미터 오차율 계산부(30)가 계산한 타코미터 오차율 및 트랜스폰더 리더(3)로부터 수신한 트랜스폰더(4)의 절대 좌표를 저장한다.

열차위치 계산부(20)는 타코미터 기반 이동거리 계산부(10)가 계산한 열차(1)의 이동거리를 누적하고, 타코미터 에러율을 참조하여 타코미터 기반 이동거리 계산부(10)가 계산한 열차(1)의 위치를 보정하여 열차(1)의 위치를 결정한다.

이하, 본 발명의 일실시예의 열차위치 오차보정 장치의 동작을 설명하기로 한다.

열차(1)는 선로를 따라 주행하며, 선로에 설치된 트랜스폰더(4) 위를 지날 때 열차(1)에 설치된 트랜스폰더 리더(3)가 이를 검지한다.

타코미터 기반 이동거리 계산부(10)는 타코미터(2)의 회전을 통해 열차(1)의 이동거리를 계산하고, 트랜스폰더(4)를 검지한 시점에 이동거리를 초기화한다. 각 트랜스폰더(4)는 고유의 식별번호 및 설치위치(절대 좌표)를 저장하고 있으므로, 열차는 트랜스폰더(4)를 기준으로 이동거리를 계산하게 된다.

저장부(40)는 이전 트랜스폰더의 절대 좌표를 저장하고 있으며, 트랜스폰더 기반 이동거리 계산부(50)는 새로운 트랜스폰더(4)를 트랜스폰더 리더(3)가 검지한 경우, 이 트랜스폰더(4)의 절대 좌표와 저장부(40)가 저장하는 이전 트랜스폰더의 절대 좌표의 차를 통해 열차(1)의 실제 이동거리를 계산한다.

동시에, 타코미터(2)의 회전을 통해 타코미터 기반 이동거리 계산부(10)가 계산한 이동거리와, 트랜스폰더(4)의 절대 좌표를 통해 트랜스폰더 기반 이동거리 계산부(50)가 계산한 실제 이동거리를 이용하여, 타코미터 오차율 계산부(30)는 타코미터(2)의 오차율을 계산한다.

이와 같이 계산한 오차율을 이용하여 열차의 이동거리의 오차를 보정할 수 있다. 이를 수학식으로 나타내면 다음과 같다.

이때,

는 트랜스폰더(4)의 절대 좌표를 통해 트랜스폰더 기반 이동거리 계산부(50)가 계산한 열차(1)의 실제 이동거리이고,

는 타코미터(2)의 회전을 통해 타코미터 기반 이동거리 계산부(10)가 계산한 열차(1)의 이동거리이다. 또한,

는 타코미터(2)의 오차율이고,

는 열차위치 계산부(20)가 보정한 열차의 이동거리이다.

선로에 배치된 트랜스폰더와 그 다음에 배치된 트랜스폰더 사이를 한 구간으로 정의하면, 타코미터(2)의 오차율은 열차(1)가 첫번째 구간의 주행을 완료한 시점에 계산되며, 다음 구간을 주행할 때부터 열차의 이동거리 보정에 적용될 수 있다.

또한, 두번째 구간의 주행을 마치면 타코미터 오차율은 누적계산되어 저장부(40)에 업데이트되며, 첫번째 및 두번째 구간의 주행을 통해 누적 계산된 오차율이 세번째 구간의 주행시 이동거리 보정에 적용될 수 있다.

이와 같은 본 발명은 타코미터의 오차를 수정하여 타코미터의 신뢰성을 높이고 현재 열차의 정확한 속도와 운행 누적거리를 파악할 수 있으며, 이에 따라 열차의 차량운용에 효율성을 높이고 안전한 운전이 가능하게 한다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

1: 열차 2: 타코미터
3: 트랜스폰더 리더 4: 트랜스폰더
10: 타코미터 기반 이동거리 계산부 20: 열차위치 계산부
30: 타코미터 오차율 계산부 40: 저장부
50: 트랜스폰더 기반 이동거리 계산부

Claims

복수의 트랜스폰더에 의해 복수의 구간으로 정의되는 선로를 주행하는 열차의 위치의 오차를 보정하는 오차보정 장치에 있어서,
타코미터로부터 발생된 펄스를 이용하여 열차의 차륜의 회전수를 측정하고, 상기 차륜의 반지름 정보를 이용하여 열차의 제1이동거리를 계산하는 제1계산부;
트랜스폰더를 검지하고, 검지한 상기 트랜스폰더의 절대 좌표를 제공하는 리더;
상기 트랜스폰더의 절대 좌표를 이용하여 상기 열차의 제2이동거리를 계산하는 제2계산부;
상기 제1이동거리와 상기 제2이동거리의 차이로부터 상기 타코미터의 오차율을 계산하는 제3계산부; 및
상기 타코미터의 오차율을 참조로 상기 제1이동거리로부터 열차의 위치를 보정하여, 상기 열차의 위치를 결정하는 결정부를 포함하는 오차보정 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1계산부는,
상기 리더가 상기 트랜스폰더를 검지한 시점에, 해당 구간의 이동거리를 초기화하는 오차보정 장치.
제1항에 있어서,
상기 제3계산부가 계산한 상기 타코미터의 오차율 및 상기 트랜스폰더의 절대 좌표를 저장하는 저장부를 더 포함하는 오차보정 장치.
제3항에 있어서, 상기 저장부는,
복수의 구간에서의 상기 타코미터의 오차율을 누적하여 저장하는 오차보정 장치.
제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 결정부는,
복수의 구간에서 누적된 상기 타코미터이 오차율을 참조로 열차의 위치를 보정하는 오차보정 장치.