KR101580031B1 - 열차 제어 시스템 및 열차 제어 방법 - Google Patents

열차 제어 시스템 및 열차 제어 방법 Download PDF

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Abstract

지상 ATP 장치의 CPU 처리량을 감소시킬 수 있는 본 발명의 일 측면에 따른 열차 제어 시스템은 제어영역 내에 있는 복수의 구역들 각각에 대하여 ATP 프로파일을 생성하고, 상기 생성한 구역별 ATP 프로파일을 제어영역 내에 있는 열차에 송신하는 지상 ATP 장치; 및 상기 열차에 설치되어 상기 지상 ATP 장치로부터 상기 구역별 ATP 프로파일이 수신되면, 상기 열차의 위치 및 이동권한을 기초로 상기 수신한 구역별 ATP 프로파일 중에서 적어도 하나의 구역에 대한 ATP 프로파일을 추출하여 상기 열차의 속도를 제어하는 차상 ATP 장치를 포함한다.

Description

열차 제어 시스템 및 열차 제어 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING TRAIN}
본 발명은 열차 제어에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 열차를 안전하게 제어하기 위한 열차 제어 시스템 및 열차 제어 방법에 관한 것이다.
열차는 고도의 안전성, 신뢰성, 및 정확성이 확보되어야 하는 대표적인 대량 운송 교통 수단 중 하나이다. 따라서, 열차의 안전성을 확보하고, 신뢰성 및 정확성을 높여 운행 효율을 향상시키기 위해 다양한 열차 제어 시스템들이 개발되고 있다.
CBTC(Communication Based Train Control) 시스템은 통신 기반의 열차 제어 시스템으로서, 기존 궤도회로를 이용하지 않고 전선로 구간에서 지상과 차상 간의 연속된 양방향 통신을 통하여 운행 중인 열차의 위치 및 선후행 열차의 위치를 추적하여 안정적인 열차 운행이 가능하도록 설계된 시스템이다.
이러한 CBTC 시스템에는 제어 기술에 따라 고정 폐색 방식과 이동 폐색 방식이 있다. 고정 폐색 방식은, 열차의 주행 선로를 일정한 길이의 블록으로 구분하고, 이를 폐색의 기본 단위로 사용하는 방식이다. 구체적으로, 특정 블록에 열차가 들어오면 해당 블록 전체가 폐색되고, 다른 열차는 폐색되어 있는 블록으로 진입할 수 없게 된다. 따라서, 후행 열차는 선행 열차가 점유하고 있는 특정 블록의 후미를 자동 열차 보호 구역으로 설정하게 된다.
반면, 이동 폐색 방식은 열차의 실제 위치를 기준으로 폐색 구간을 설정하는 방식으로 폐색 구간이 일정하지 않고 가변적으로 설정된다. 즉, 고정적인 블록이 없이 선로 상에 열차가 실제 점유하고 있는 위치만 폐색 구간이 된다. 따라서, 열차가 이동하게 되면 폐색 구간도 열차의 위치에 따라 연속적으로 이동하게 되고, 후행 열차는 선행 열차의 후미부를 자동 열차 보호 구역으로 설정하게 된다. 이러한 이동 폐색 방식은 열차의 운행시격이 고정 폐색 방식에 비해 상대적으로 짧다.
이하에서는 도 1을 참조하여 이동 폐색 방식의 CBTC 시스템에 대하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 1은 종래 이동 폐색 방식의 CBTC 시스템을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 이동 폐색 방식의 CBTC 시스템(100)은 지상 ATP(Automatic Train Protection) 장치(110) 및 차상 ATP(Automatic Train Protection) 장치(120)로 구성된다.
지상 ATP 장치(110)는 제어영역(115) 내에 위치하는 열차의 차상 ATP 장치(120)로부터 전송되는 열차의 위치를 기초로 이동 권한(Movement Authority, MA) 거리를 산출하여 차상 ATP 장치(120)로 전달한다.
또한, 지상 ATP 장치(110)는 해당 열차의 위치 및 해당 열차의 이동 권한(MA)를 확인하고, 해당 열차의 위치에서 이동 권한(MA)까지의 ATP 프로파일을 생성하게 된다. 여기서, ATP 프로파일은 선로의 열차 제한 속도, 선로의 구배 정보 및 지상자 링크 정보 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 ATP 프로파일은 상술한 바와 같이 각 열차의 위치에서 이동 권한(MA)까지의 제어 정보를 포함하고 있기 때문에, 종래의 지상 ATP 장치(110)는 제어영역(115) 내에 있는 모든 열차 각각에 대하여 ATP 프로파일을 개별적으로 생성해야 한다.
결과적으로, 종래의 지상 ATP 장치(110)는 제어영역(115) 내에 열차가 증가할수록 각 열차의 ATP 프로파일을 생성하기 위한 CPU 처리량이 증가하게 되고, 이로 인하여 제어할 수 있는 최대 차상 ATP 장치(120)의 수가 감소하게 된다.
한편, 이동 폐색 방식의 CBTC 시스템(100)은 앞서 설명한 바와 같이 열차의 운행시격이 고정 폐색 방식에 비해 상대적으로 짧기 때문에 지상 ATP 장치(110)의 제어영역(115)도 상대적으로 작아지게 된다.
이와 같이, 지상 ATP 장치(110)가 제어할 수 있는 최대 차상 ATP 장치(120)의 수가 감소하고, 지상 ATP 장치(110)의 제어영역(115)이 작아지게 되면, 지상 ATP 장치(110) 간의 설치 이격거리는 작아질 수 밖에 없게 된다.
이로 인하여, 종래 이동 폐색 방식의 CBTC 시스템(100)은 선로에 설치해야 하는 지상 ATP 장치(110)의 수가 증가하게 되고, 이것은 선로의 설비 및 유지보수 비용을 증가시키는 문제점을 초래한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 지상 ATP 장치의 CPU 처리량을 감소시킬 수 있는 열차 제어 시스템 및 열차 제어 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 열차 제어 시스템은 제어영역 내에 있는 복수의 구역들 각각에 대하여 ATP 프로파일을 생성하고, 상기 생성한 구역별 ATP 프로파일을 제어영역 내에 있는 열차에 송신하는 지상 ATP 장치; 및 상기 열차에 설치되어 상기 지상 ATP 장치로부터 상기 구역별 ATP 프로파일이 수신되면, 상기 열차의 위치 및 이동권한을 기초로 상기 수신한 구역별 ATP 프로파일 중에서 적어도 하나의 구역에 대한 ATP 프로파일을 추출하여 상기 열차의 속도를 제어하는 차상 ATP 장치를 포함한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 열차 제어 방법은 제어영역 내에 있는 열차에 탑재된 차상 ATP 장치와 연결된 지상 ATP 장치에 의하여 수행된다. 상기 열차 제어 방법은 상기 제어영역 내에 있는 복수의 구역들 각각에 대한 ATP 프로파일을 생성하고, 상기 생성한 ATP 프로파일을 구역별로 저장하는 단계; 상기 복수의 구역들 중에서 상기 열차가 위치하거나 상기 열차의 이동권한이 포함된 적어도 하나의 구역을 확인하는 단계; 및 상기 확인된 적어도 하나의 구역에 대한 ATP 프로파일을 상기 차상 ATP 장치에 멀티캐스팅하는 단계를 포함하고, 상기 ATP 프로파일은 구역 식별정보, 지상 ATP 장치의 식별정보, 해당 구역에서의 열차제한속도 정보 및 해당 구역의 선로의 구배 정보를 포함한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 열차 제어 방법은 지상 ATP 장치의 제어영역 내에 있는 열차에 탑재된 차상 ATP 장치에 의하여 수행된다. 상기 열차 제어 방법은 상기 지상 ATP 장치로부터 구역별 ATP 프로파일이 수신하는 단계; 상기 수신된 구역별 ATP 프로파일에서 상기 열차의 위치로부터 이동권한까지의 ATP 프로파일을 추출하는 단계; 및 상기 추출한 ATP 프로파일에 따라 상기 열차의 속도를 제어하는 단계를 포함하고, 상기 ATP 프로파일은 구역 식별정보, 지상 ATP 장치의 식별정보, 해당 구역에서의 열차제한속도 정보 및 해당 구역의 선로의 구배 정보를 포함한다.
본 발명에 따르면, 지상 ATP 장치에서 열차별 ATP 프로파일이 아닌 구역별 ATP 프로파일을 생성함으로써, 생성되는 ATP 프로파일의 수가 감소하게 되고, 이에 따라, CPU 처리량을 감소시키고, 지상 ATP 장치 및 차상 ATP 장치 간의 통신 부하를 감소시킬 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 지상 ATP 장치가 제어할 수 있는 열차의 수 및 지상 ATP 장치들 간의 이격거리를 증가시킬 수 있고, 이로 인하여 선로 설치 비용 및 유지 보수 비용을 절감할 수 있다는 다른 효과가 있다.
도 1은 종래 이동 폐색 방식의 CBTC 시스템을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열차 제어 시스템을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 열차가 이동하는 선로를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2의 지상 ATP 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 도 2의 차상 ATP 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 위치별 열차제한속도 및 구배의 예를 보여주는 도면이다.
도 7은 속도 프로파일, 구배 프로파일 및 지상자 링크 정보의 예를 보여주는 도면이다.
도 8은 종래의 ATP 프로파일의 예를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 지상 ATP 장치에 의하여 생성된 ATP 프로파일을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 ATP 프로파일의 예를 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 지상 ATP 장치에 의하여 열차를 제어하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 차상 ATP 장치에 의하여 열차를 제어하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부되는 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열차 제어 시스템을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열차 제어 시스템(200)은 지상 ATP 장치(210) 및 차상 ATP 장치(220)를 포함한다.
먼저, 지상 ATP 장치(210)는 제어영역(215) 내에 있는 열차의 차상 ATP 장치(220)로부터 열차 위치가 수신되면, 수신된 열차 위치를 기초로 이동권한을 산출하여 차상 ATP 장치(220)로 송신한다.
또한, 지상 ATP 장치(210)는 제어영역(215) 내에 있는 복수의 구역들 각각에 대한 ATP 프로파일을 생성하고, 생성한 구역별 ATP 프로파일을 제어영역(215) 내에 있는 열차의 차상 ATP 장치(220)로 송신한다.
보다 구체적으로 설명하면, 지상 ATP 장치(210)는 열차(310)가 이동하는 선로를 복수의 구역들로 나누어 관리한다. 선로는 하나의 역(station)과 이웃하는 다른 하나의 역을 기준으로 구역을 나눌 수 있다. 예컨대, 선로는, 도 3에 도시된 바와 같이, 역을 포함하는 구역(구역 #1, 구역 #3, 구역 #5) 및 역과 역 사이의 구역(구역 #2, 구역 #4)으로 나누어질 수 있다.
도 3에서는 역과 역 사이에 하나의 구역으로 나누어지고 있으나, 구역의 수는 이보다 많아질 수도 있다. 하나의 역과 이웃하는 다른 하나의 역 사이의 거리가 긴 경우에는 하나의 역과 이웃하는 다른 하나의 역 사이를 복수의 구역으로 나누어 관리할 수 있다.
지상 ATP 장치(210)는 선로에 이상이 발생하거나 장애물이 감지된 경우 열차(310)의 진입을 제한하기 위하여 해당 구역을 방호구역(340)으로 설정하거나, 임시적으로 열차(310)의 속도를 제한하기 위하여 해당 구역을 임시속도제한 구역(350)으로 설정한다.
이러한 지상 ATP 장치(210)는 선로를 따라 복수개가 설치되고, 각 지상 ATP 장치(210)는 선로 상의 복수의 구역들 중에서 제어영역(215)내에 있는 구역들에 대한 ATP 프로파일 생성한다. 이때, ATP 프로파일은 해당 구역에서의 열차제한속도 정보, 선로의 구배 정보, 및 선로에 일정 간격으로 설치된 지상자(TAG, 320)의 링크 정보를 포함한다.
그리고, 지상 ATP 장치(210)는 제어영역(215) 내에 있는 열차의 차상 ATP 장치(220)에 구역별 ATP 프로파일을 멀티캐스팅(multicasting)한다.
다음, 차상 ATP 장치(220)는 선로를 따라 이동하는 열차에 설치되어 선로 변에 설치된 지상 ATP 장치(210)와 무선으로 연결된다. 차상 ATP 장치(220)는 지상 ATP 장치(210)에 열차 위치를 송신하고, 지상 ATP 장치(210)로부터 열차의 이동권한을 수신한다.
또한, 차상 ATP 장치(220)는 지상 ATP 장치(210)로부터 구역별 ATP 프로파일을 수신하고, 수신한 구역별 ATP 프로파일 중 열차의 이동권한이 포함된 구역에 대한 ATP 프로파일을 이용하여 동적 속도 프로파일을 생성한다. 차상 ATP 장치(220)는 생성한 동적 속도 프로파일을 기초로 열차의 속도를 감시하여 방호를 하게 된다.
도 4는 도 2의 지상 ATP 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 지상 ATP 장치(210)는 열차 위치 수신부(410), 이동권한 산출부(420), 이동권한 송신부(430), ATP 프로파일 생성부(450), ATP 프로파일 저장부(460) 및 ATP 프로파일 송신부(470)를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 지상 ATP 장치(210)는 구역 확인부(440)를 더 포함할 수 있다.
먼저, 열차 위치 수신부(410)는 제어영역(215) 내에 있는 열차의 차상 ATP 장치(420)로부터 열차 위치를 수신한다.
다음, 이동권한 산출부(420)는 차상 ATP 장치(420)로부터 열차 위치가 수신되면, 수신된 열차 위치를 이용하여 해당 열차에 대한 이동권한(Movement Area)을 산출한다. 여기서, 이동권한이란, 선행열차의 위치를 고려하여 열차가 이동할 수 있는 최대 이동 거리를 의미한다.
보다 구체적으로, 이동권한 산출부(420)는 열차 위치가 수신되면, 해당 열차 바로 앞에 있는 선행 열차의 위치를 확인하고, 수신된 열차 위치 및 선행 열차의 위치를 이용하여 이동권한을 산출한다.
다음, 이동권한 송신부(430)는 해당 열차에 이동권한을 송신한다. 이때, 이동권한 송신부(430)는 열차를 식별하기 위한 열차 식별번호를 이동권한과 함께 송신할 수 있다.
다음, 구역 확인부(440)는 ATP 프로파일을 생성하기 전에 구역별로 열차가 있는지 또는 주변 구역에 위치하는 열차의 이동권한이 해당 구역에 포함되는지를 확인한다.
보다 구체적으로, 구역 확인부(440)는 차상 ATP 장치(220)로부터 수신한 열차의 위치를 기초로 열차가 위치하는 구역을 확인할 수 있다. 또한, 구역 확인부(440)는 이동권한 산출부(420)에 의하여 산출된 각 열차에 대한 이동권한을 기초로 이동권한이 포함된 구역을 확인할 수 있다.
다음, ATP 프로파일 생성부(450)는 제어영역(215) 내에 있는 복수의 구역들 각각에 대하여 ATP 프로파일을 생성한다. 여기서, ATP 프로파일은 해당 구역의 열차 제한 속도 정보, 구배 정보 및 지상자 링크 정보를 포함한다.
지상 ATP 장치(210)는 별도의 메모리 영역에 선로 상에 위치별 열차제한속도 정보를 포함하는 속도 프로파일, 선로 상에 위치별 구배 정보를 포함하는 구배 프로파일, 및 선로에 일정 간격으로 설치된 지상자의 링크 정보를 저장한다.
ATP 프로파일 생성부(450)는 속도 프로파일에서 해당 구역에서의 열차제한속도 정보를 추출하고, 구배 프로파일에서 해당 구역 선로의 구배 정보를 추출하며, 지상자 링크 정보에서 해당 구역 내에 설치된 지상자의 링크 정보를 추출한다.
그리고, ATP 프로파일 생성부(450)는 추출한 열차제한속도 정보, 구배 정보 및 지상자 링크 정보를 기초로 해당 구역의 ATP 프로파일을 생성한다.
일 실시예에 있어서, ATP 프로파일 생성부(450)는 구역 확인부(440)에 의하여 열차가 확인된 구역에 대해서만 ATP 프로파일을 생성할 수 있다. ATP 프로파일 생성부(450)는 제어영역(215) 내의 모든 구역에 대하여 ATP 프로파일을 생성하는 것이 아니라, 열차가 있거나 열차의 이동권한에 포함되는 구역에 대해서만 ATP 프로파일 생성함으로써 불필요한 데이터 생성 및 전송을 줄일 수 있다.
다음, ATP 프로파일 저장부(460)는 ATP 프로파일 생성부(450)에 의하여 생성된 ATP 프로파일을 구역별로 저장한다.
다음, ATP 프로파일 송신부(470)는 제어영역(215) 내에 있는 열차에 구역별 ATP 프로파일을 주기적으로 멀티캐스팅(multicasting)한다.
도 5는 도 2의 차상 ATP 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5를 참조하면, 차상 ATP 장치(220)는 열차 위치 송신부(510), 이동권한 수신부(520), ATP 프로파일 수신부(530), ATP 프로파일 추출부(540) 및 동적 속도 프로파일 생성부(550)를 포함한다.
먼저, 열차 위치 송신부(510)는 선로를 따라 이동하는 열차의 위치를 지상 ATP 장치(210)로 송신한다. 열차 위치 송신부(510)는 지상 ATP 장치(210)가 열차의 위치를 판단할 수 있도록 선로에 설치된 지상자의 식별정보 및 열차의 이동거리를 송신할 수 있다.
여기서, 지상자는 선로에 설치되어 열차에 탑재된 차상 ATP 장치(220)에 의해 검지됨으로써 열차의 위치를 판단하는데 이용되는 것이고, 지상자의 식별정보는 지상자를 구분하기 위해 사전에 각 지상자마다 부여되어 있는 ID일 수 있다. 이러한 지상자의 식별정보는 지상자가 설치되어 있는 위치 정보와 매칭되어 별도의 메모리 영역에 저장되어 있을 수 있다.
또한, 열차의 이동거리는 지상자가 검지된 이후부터 열차가 이동한 거리를 의미하는 것으로써, 열차에 설치된 타코 제너레이터에 의해 산출될 수 있다.
이동권한 수신부(520)는 지상 ATP 장치(210)로부터 열차에 대한 이동권한을 수신한다.
다음, ATP 프로파일 수신부(530)는 지상 ATP 장치(210)로부터 구역별 ATP 프로파일을 수신한다.
다음, ATP 프로파일 추출부(540)는 구역별 ATP 프로파일이 수신되면, 해당 열차가 위치하는 구역 또는 해당 열차의 이동권한이 포함된 구역을 확인하고, 확인된 구역의 ATP 프로파일을 추출한다.
다음, 동적 속도 프로파일 생성부(550)는 ATP 프로파일 추출부(540)에 의하여 추출된 ATP 프로파일에 따라 열차의 위치에서부터 이동권한까지의 동적 속도 프로파일을 생성한다.
이하에서는 도 6 내지 도 10을 참조하여 지상 ATP 장치(210) 및 차상 ATP 장치(220) 각각의 구성요소들의 기능을 예를 들어 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 6은 위치별 열차제한속도 및 구배의 예를 보여주는 도면이고, 도 7은 속도 프로파일, 구배 프로파일 및 지상자 링크 정보의 예를 보여주는 도면이다.
지상 ATP 장치(210)의 제어영역(215) 내에, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 역(station A)을 포함하는 제1 구역(642), 제1 역(station A)과 제2 역(station B) 사이의 제2 구역(644), 및 제2 역(station B)을 포함하는 제3 구역(646)을 포함한다고 가정한다.
또한, 지상자(610)는 200m 간격으로 27개가 구성되고, 각 선로 상에 위치별 열차제한속도 및 구배는 도 5에 도시된 바와 같다고 가정한다.
이러한 경우, 속도 프로파일, 구배 프로파일, 및 지상자 링크 정보는 도 7에 도시된 바와 같다.
도 7a를 살펴보면, 속도 프로파일은 선로 상 위치별 열차제한속도 정보를 포함한다. 보다 구체적으로 설명하면, 속도 프로파일은 속도가 변화되는 변곡지점들을 기준으로 프로파일이 정의되며, 차상 ATP 장치(220)에서 해당 정보를 기초로 열차의 속도를 제어한다. 선로 상에서의 위치는 선로를 따라 일정 간격으로 일렬로 설치된 지상자(610)를 기준으로 판단된다.
이에 따라, 속도 프로파일은 기준이 되는 지상자의 식별정보(NID_TAG), 기준이 되는 지상자로부터 속도 프로파일 시작점까지의 거리(D_TAG), 속도가 변하는 다음 지점까지의 거리(D_STATIC), 및 구간의 열차제한속도(V_STATIC)을 포함한다.
도 6 및 7a에 도시된 속도 프로파일을 살펴보면, 지상자의 식별번호 1(이하, '지상자 1'이라 한다)로부터 1300m까지의 열차제한속도는 60km/h이다. 그리고, 지상자 7에서 100m 떨어진 지점으로부터 1150m까지의 열차제한속도는 25km/h이고, 지상자 13에서 50m 떨어진 지점으로부터 720m까지의 열차제한속도는 90km/h이다. 지상자 16에서 170m 떨어진 지점으로부터 890m까지의 열차제한속도는 60km/h이고, 지상자 21에서 60m 떨어진 지점으로부터 1140m까지의 열차제한속도는 25km/h이다.
한편, 도 7b를 살펴보면, 구배 프로파일은 선로 상 위치별 구배 정보를 포함한다. 보다 구체적으로 설명하면, 구배 프로파일은 구배가 변화되는 변곡지점들을 기준으로 프로파일이 정의되며, 차상 ATP 장치(220)에서 구배 정보를 반영하여 속도의 가속 및 감속을 제어한다. 선로 상에서의 위치는 선로를 따라 일정 간격으로 일렬로 설치된 지상자(610)를 기준으로 판단된다.
이에 따라, 구배 프로파일은 기준이 되는 지상자의 식별정보(NID_TAG), 기준이 되는 지상자로부터 구배 프로파일 시작점까지의 거리(D_TAG), 구배가 변하는 다음 지점까지의 거리(D_GRADIENT), 구배에 대한 구분 값(Q_GDIR) 및 구간의 구배(G_A)을 포함한다. 여기서, 구배에 대한 구분 값은 하구배 및 상구배를 나타내는 것으로서, 하구배는 0으로 상구배는 1로 구분할 수 있다.
도 6 및 7b에 도시된 구배 프로파일을 살펴보면, 지상자 1로부터 1160m까지의 구배는 0이다. 그리고, 지상자 6에서 160m 떨어진 지점으로부터 1080m까지의 구배는 하구배로 3.6이고, 지상자 12에서 40m 떨어진 지점으로부터 460m까지의 구배는 하구배로 0이다. 지상자 14에서 100m 떨어진 지점으로부터 1400m까지의 구배는 상구배로 2.5이고, 지상자 21에서 100m 떨어진 지점으로부터 1100m까지의 구배는 하구배로 0이다.
한편, 도 7c를 살펴보면, 지상자 링크 정보는 선로 상의 모든 지상자에 대한정보를 포함한다. 보다 구체적으로, 지상자 링크 정보는 열차가 지상자 검지시 지상자의 유효성을 판별하기 위한 정보로서, 지상자의 식별정보(NID_TAG), 다음 지상자까지의 거리(D_LINK), 지상자 방향을 구분하기 위한 값(Q_LINKORIENTATION), 지상자 반응 지시(Q_LINKREACTION) 및 지상자 응동 범위(Q_LOCACC)를 포함한다.
도 8은 종래의 ATP 프로파일의 예를 보여주는 도면이다.
종래의 지상 ATP 장치는, 도 8에 도시된 바와 같이, 제어영역 내에 있는 복수의 열차들 각각에 대한 ATP 프로파일 생성한다. 이때, 생성된 ATP 프로파일은 해당 열차의 편성정보(NID_TRAIN), 지상 ATP 장치(210)를 식별하기 위한 식별정보(NID_WAYSIDE), 해당 열차의 위치에서부터 이동권한까지의 열차제한속도 정보, 구배 정보 및 지상자 링크 정보를 포함한다.
도 6에 도시된 열차들 각각에 대한 ATP 프로파일은 도 8에 도시된 바와 같다. 결과적으로, 종래의 지상 ATP 장치는 제어영역 내에 있는 열차의 수만큼의 ATP 프로파일을, 즉, 10개의 ATP 프로파일을 생성한다. 그리고, 종래의 지상 ATP 장치는 생성한 10개의 ATP 프로파일을 제어영역 내에 있는 열차에 송신한다.
이러한 ATP 프로파일은 지상 ATP 장치의 메모리 영역에 저장되는 것이 아니라 열차의 차상 ATP 장치로부터 열차 위치를 수신할 때마다 생성되고, 열차가 이동함에 따라 열차의 위치 및 이동권한이 변하게 되면 갱신된다. 이로 인하여, 종래의 지상 ATP 장치는 CPU의 부하가 증가되고, 제어할 수 있는 열차의 수가 감소하게 된다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 지상 ATP 장치에 의하여 생성된 ATP 프로파일을 나타내는 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 지상 ATP 장치(210)는 제어영역(215) 내에 있는 열차들 각각에 대하여 ATP 프로파일을 생성하는 것이 아니라, 제어영역(215) 내의 구역들 각각에 대하여 ATP 프로파일을 생성한다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 지상 ATP 장치(210)는 ATP 프로파일을 구역별로 생성한다. 여기서, ATP 프로파일은, 도 9에 도시된 바와 같이, 구역이 시작되는 지상자의 식별정보(NID_SZONE), 구역이 종료되는 지상자의 식별정보(NID_EZONE), 지상 ATP 장치(210)의 식별정보(NID_WAYSIDE), 열차제한속도 정보(Packet 101 MRSP), 구배 정보(Packet 102 Gradient Profile), 및 지상자 링크 정보(Packet 103 Tag Linking)를 포함할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 ATP 프로파일의 예를 보여주는 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 지상 ATP 장치(210)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 제어영역 내에 있는 복수의 구역들 각각에 대한 ATP 프로파일을 생성한다.
지상 ATP 장치(210)는 도 7에 도시된 속도 프로파일, 구배 프로파일, 및 지상자 링크 정보에서 각 구역 내의 열차제한속도 정보, 구배 정보 및 지상자 링크 정보를 추출하여 구역별 ATP 프로파일을 생성한다.
도 6에 도시된 구역들 각각에 대한 ATP 프로파일은 도 10에 도시된 바와 같다. 결과적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 지상 ATP 장치(210)는 종래와 달리 제어영역 내에 있는 구역의 수만큼의 ATP 프로파일을, 즉, 3개의 ATP 프로파일을 생성한다. 그리고, 지상 ATP 장치(210)는 생성한 3개의 ATP 프로파일을 제어영역 내에 있는 열차에 송신한다.
이러한 ATP 프로파일은 지상 ATP 장치의 메모리 영역에 저장되어 열차가 이동하여 열차의 위치가 변동되더라도 재생성되거나 갱신되지 않는다. 지상 ATP 장치(210)는 메모리 영역에 저장된 ATP 프로파일을 주기적으로 읽어서 열차에 전송한다.
한편, 지상 ATP 장치(210)는 제어영역 내에 있는 복수의 구역들 중에서 열차가 있거나 열차의 이동권한이 포함된 구역에 대한 ATP 프로파일만 열차에 송신할 수 있다. 이를 통해 지상 ATP 장치(210)는 불필요한 데이터 송신을 방지할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 지상 ATP 장치에 의하여 열차를 제어하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 지상 ATP 장치(210)는 초기화 과정 후 열차의 위치 및 열차의 이동권한을 확인하여 ATP 프로파일 전송 구역을 결정한다(S1101 및 S1102).
보다 구체적으로, 지상 ATP 장치(210)는 제어영역 내에 있는 열차의 차상 ATP 장치(220)로부터 열차의 위치를 수신하고, 이를 기초로 해당 열차에 대한 이동권한을 산출하여 차상 ATP 장치(220)로 송신한다. 이에 따라, 지상 ATP 장치(210)는 제어영역 내에 있는 각 열차의 위치 및 이동권한을 알 수 있다.
지상 ATP 장치(210)는 제어영역 내에 있는 열차의 위치 및 이동권한을 확인하여 열차가 있는 구역 및 열차의 이동권한이 포함된 구역을 판단하고, 판단한 구역을 ATP 프로파일 전송 구역으로 결정한다.
다음, 지상 ATP 장치(210)는 제어영역 내에 열차가 있거나 열차의 이동권한이 포함된 구역이 확인되어 ATP 프로파일 전송 구역이 결정되면, ATP 프로파일 전송 구역의 임시속도제한구역 설정 및 방호구역 설정여부를 확인한다(S1102 및 S1103).
여기서, 방호구역은 선로에 이상이 발생하거나 장애물이 감지되는 경우 열차 진입을 금지하는 구역을 나타내며, 임시속도제한구역은 임시적으로 속도를 제한하는 구역을 나타낸다.
다음, 지상 ATP 장치(210)는 ATP 프로파일 저장부(460)에서 ATP 프로파일 전송 구역의 ATP 프로파일을 검색한다(S1104).
지상 ATP 장치(210)는 제어영역 내에 있는 복수의 구역들 각각에 대한 ATP 프로파일 생성하여 ATP 프로파일 저장부(460)에 저장한다. 이때, 각 구역에 대한 ATP 프로파일은 구역 상태에 따라 정상 운행, 임시제한속도구역 설정, 및 방호구역 설정으로 분류되어 저장될 수 있다.
지상 ATP 장치(210)는 ATP 프로파일 전송 구역이 결정되면, ATP 프로파일 저장부(460)에서 ATP 프로파일 전송 구역의 ATP 프로파일을 검색한다. 이때, 지상 ATP 장치(210)는 이전 단계에서 임시속도제한구역 설정 및 방호구역 설정여부 확인결과를 기초로 ATP 프로파일을 검색한다.
지상 ATP 장치(210)는 해당 구역이 임시속도제한구역으로 설정되었음이 확인되면, 구역 상태가 임시속도제한구역 설정인 ATP 프로파일을 검색하고, 해당 구역이 방호구역으로 설정되었음이 확인되면, 구역 상태가 방호구역 설정인 ATP 프로파일을 검색한다. 그리고, 지상 ATP 장치(210)는 해당 구역이 임시속도제한구역 및 방호구역으로 설정되지 않았음이 확인되면, 구역 상태가 정상 운행인 ATP 프로파일을 검색한다.
다음, 지상 ATP 장치(210)는 제어영역 내에 있는 열차에 구역별 ATP 프로파일을 멀티캐스팅한다(S1105).
다음, 지상 ATP 장치(210)는 통신 주기 동안 대기하고 있다가 통신 주기가 되면, S1102 내지 S1105를 반복 수행한다(S1106).
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 차상 ATP 장치에 의하여 열차를 제어하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12를 참조하면, 먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 차상 ATP 장치(220)는 열차에 시동이 걸리고 초기화 과정을 수행한다(S1201).
그리고, 차상 ATP 장치(220)는 지상 ATP 장치(210)로부터 구역별 ATP 프로파일을 수신하면, 열차의 위치에서 이동권한까지가 포함된 구역을 확인한다(S1202 및 S1203).
보다 구체적으로, 차상 ATP 장치(220)는 주기적으로 지상 ATP 장치(210)로부터 구역별 ATP 프로파일을 수신한다. 이때, 지상 ATP 장치(210)로부터 수신되는 ATP 프로파일은 차상 ATP 장치(220)가 탑재된 열차의 위치와 상관없이 지상 ATP 장치(210)의 제어영역 내에 있는 복수의 구역들 중 일부에 대한 ATP 프로파일을 포함한다.
차상 ATP 장치(220)는 수신된 구역별 ATP 프로파일 중에서 열차를 제어하기 위하여 필요한 ATP 프로파일만을 추출하기 위하여 열차의 현재 위치에서 이동권한까지가 포함된 구역을 확인한다.
다음, 차상 ATP 장치(220)는 확인한 구역에 대한 ATP 프로파일을 추출하고, 추출한 ATP 프로파일을 기초로 동적 속도 프로파일을 생성한다(S1204 및 S1205).
차상 ATP 장치(220)는 ATP 프로파일에서 열차제한속도 정보를 기초로 동적 속도 프로파일을 생성하고, 이를 기초로 열차의 속도를 감시하여 방호를 하게 된다.
또한, 차상 ATP 장치(220)는 지상자가 검지되면, ATP 프로파일의 지상자 링크 정보와 매칭하여 유효성을 판별한다.
한편, 차상 ATO 장치(미도시)는 차상 ATP 장치(220)와 함께 열차에 설치되어 동적 속도 프로파일 및 ATP 프로파일의 구배 정보를 기반으로 열차의 가속 및 감속을 제어하게 된다.
상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 출원의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 제어영역 내에 있는 복수의 구역들 각각에 대하여 ATP 프로파일을 생성하고, 상기 생성한 구역별 ATP 프로파일을 제어영역 내에 있는 열차에 송신하는 지상 ATP 장치; 및
    상기 열차에 설치되어 상기 지상 ATP 장치로부터 상기 구역별 ATP 프로파일이 수신되면, 상기 열차의 위치 및 이동권한을 기초로 상기 수신한 구역별 ATP 프로파일 중에서 적어도 하나의 구역에 대한 ATP 프로파일을 추출하여 상기 열차의 속도를 제어하는 차상 ATP 장치를 포함하되,
    상기 지상 ATP 장치는 각 구역에 대한 ATP 프로파일을 구역 상태에 따라 생성하고, 상기 구역 상태는 정상운행, 임시속도제한구역 설정, 및 방호구역 설정을 포함하는 것을 특징으로 하는 열차 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 지상 ATP 장치는,
    상기 ATP 프로파일을 구역별로 저장하고, 상기 ATP 프로파일은 구역 식별정보, 지상 ATP 장치의 식별정보, 해당 구역에서의 열차제한속도 정보, 및 해당 구역의 선로의 구배 정보를 포함하는 ATP 프로파일 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 지상 ATP 장치는,
    통신 주기마다 상기 ATP 프로파일 저장부로부터 상기 구역별 ATP 프로파일을 읽어와서 상기 열차에 멀티캐스팅하는 ATP 프로파일 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 지상 ATP 장치는,
    상기 복수의 구역들 중에서 열차가 있거나 열차의 이동권한이 포함된 구역을 확인하는 구역 확인부; 및
    상기 확인된 구역에 대한 ATP 프로파일을 상기 열차에 멀티캐스팅하는 ATP 프로파일 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차 제어 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 차상 ATP 장치는,
    상기 구역별 ATP 프로파일 중에서 상기 열차의 위치로부터 상기 열차의 이동권한까지의 ATP 프로파일을 추출하는 ATP 프로파일 추출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차 제어 시스템.
  6. 제어영역 내에 있는 열차에 탑재된 차상 ATP 장치와 연결된 지상 ATP 장치에 의하여 수행되는 열차 제어 방법에 있어서,
    상기 제어영역 내에 있는 복수의 구역들 각각에 대한 ATP 프로파일을 생성하고, 상기 생성한 ATP 프로파일을 구역별로 저장하는 단계;
    상기 복수의 구역들 중에서 상기 열차가 위치하거나 상기 열차의 이동권한이 포함된 적어도 하나의 구역을 확인하는 단계; 및
    상기 확인된 적어도 하나의 구역에 대한 ATP 프로파일을 상기 차상 ATP 장치에 송신하는 단계를 포함하되,
    상기 ATP 프로파일은 구역 식별정보, 지상 ATP 장치의 식별정보, 해당 구역에서의 열차제한속도 정보 및 해당 구역의 선로의 구배 정보를 포함하고, 상기 저장하는 단계는 각 구역에 대한 ATP 프로파일을 구역 상태에 따라 생성하고, 상기 구역 상태는 정상운행, 임시속도제한구역 설정, 및 방호구역 설정을 포함하는 것을 특징으로 하는 열차 제어 방법.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 차상 ATP 장치로부터 열차의 위치를 수신하고, 상기 수신한 열차의 위치에 따라 이동권한을 산출하여 상기 차상 ATP 장치로 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열차 제어 방법.
  9. 지상 ATP 장치의 제어영역 내에 있는 열차에 탑재된 차상 ATP 장치에 의하여 수행되는 열차 제어 방법에 있어서,
    상기 지상 ATP 장치로부터 구역별 ATP 프로파일을 수신하는 단계;
    상기 수신된 구역별 ATP 프로파일에서 상기 열차의 위치로부터 이동권한까지의 ATP 프로파일을 추출하는 단계; 및
    상기 추출한 ATP 프로파일에 따라 상기 열차의 속도를 제어하는 단계를 포함하되,
    상기 ATP 프로파일은 구역 식별정보, 지상 ATP 장치의 식별정보, 해당 구역에서의 열차제한속도 정보 및 해당 구역의 선로의 구배 정보를 포함하여 구역 상태에 따라 생성되며, 상기 구역 상태는 정상운행, 임시속도제한구역 설정, 및 방호구역 설정을 포함하는 것을 특징으로 하는 열차 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 구역별 ATP 프로파일은 상기 제어영역 내에 있는 복수의 구역들 중에서 열차가 있거나 열차의 이동권한이 포함된 적어도 하나의 구역에 대한 ATP 프로파일을 포함하는 것을 특징으로 하는 열차 제어 방법.
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