KR19990069040A - 연속 연산식 자동 열차제어 방법 및 시스템 - Google Patents

연속 연산식 자동 열차제어 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연속 연산식 자동 열차제어 방법 및 시스템에 관한 것으로, 종래의 기술에 있어서는 열차가 폐색구간으로 들어갈 때 전방궤도에 따라 일정하게 조정된 신호에 대한 속도코드를 수신하게 되어 열차 운전속도가 급격하게 변하게 되고, 열차의 성능에 관계없이 일정속도 이하로 운행하게 되기 때문에, 열차의 승차감 및 운행 에너지 효율이 떨어지고, 신호현시가 늘어날수록 회로가 복잡해지며, 또한 선로효율을 높일수 없게 되어 열차의 운전시격이 늘어나게 되며 운행속도 또한 높일 수 없게 되는 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명은 전방의 궤도 상태에 따라 열차가 최대한 도달할 수 있는 거리(목표거리)와 최종 도달 지점에서 유지해야 할 속도(목표속도)를 궤도 주파수와 함께 변조하여 궤도에 인가하며, 또한 열차에서는 수신기를 통하여 궤도에 인가된 신호를 검지하고 복호하여 궤도에서 전송된 목표거리 및 목표속도 정보를 출력하고, 열차속도가 목표지점에서 목표속도 이하로 유지되도록 열차 성능에 따른 제어패턴을 실시간으로 지속적으로 계산하고, 이를 열차속도 검지기 출력과 계속 비교하여 열차의 속도가 제어곡선 이하가 되도록 제어하게 함으로써, 신호 현시의 증감에 관계없이 열차가 정속도 운행이 되도록 하여 운행에너지 효율을 높이고 유연한 속도변화로 승차감을 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

연속 연산식 자동 열차제어 방법 및 시스템
본 발명은 연속 연산식 자동 열차제어 방법 및 시스템에 관한 것으로, 특히 폐색구간으로 진입하는 열차에 대해 규정된 속도로 진행할 수 있는 곳까지 최대한 운행되도록 열차의 속도를 자동으로 제어하도록 하는 연속 연산식 자동 열차제어 방법 및 시스템에 관한 것이다.
도1은 종래 열차 제어시스템의 구성도로서, 이에 도시된 바와 같이 전방의 궤도회로(미도시)에서 궤도상태 정보와 함께 구동회로의 출력으로 속도코드를 선택하도록 하여 궤도주파수와 함께 궤도가 여자되도록 하고, 또한 후방구간의 궤도회로(미도시)로 신호를 넘기도록 하여 지상회로를 구성하는 한편, 열차에서는 궤도에 인가된 속도코드를 수신하기 위한 안테나(11)를 포함한 수신기(4)와 복호기(13), 속도 검지기(14), 상기 복호기(13)와 열차속도 검지기의 출력을 비교하는 비교기(15)와 최종적으로 열차의 속도를 제어하는 제어회로(16)로 구성되어 있는 종래 시스템의 동작을 도2를 참고로 설명하면 다음과 같다.
현재 열차가 N+1번째 구간으로 진입하면, 궤도 계전기(TRN+1)가 낙하되고, 이때 신호구동 계전기(HR1N+1)도 낙하, 신호기(SN+1)는 '적색등'이 켜진다. 또한 신호구동 계전기(HR1N+1)의 낙하로 인해 N번재 구간에서의 속도코드 발생기(10)는 선택되지 않게 되고, 이때 만약 N번째 구간에 열차가 있다면 열차는 아무 속도코드를 수신할 수 없게 되어 정지하게 되고, 정상적인 상태에서 궤도 계전기(TRN)는 궤도에 이상이 없는한 여자상태이다. N+1번째 구간의 점유에 따라 신호구동 계전기(HR1N+1)가 낙하되고, 이로 인해 신호구동 계전기(HR2N)도 낙하, 신호기(SN)는 '황색등(Y)'이 켜지게 되고, 이때 N-1번째 구간에서는 감속 속도코드 발생기(YCGN+1)가 선택되어 궤도로 인가된다. 다시 신호구동 계전기(HR1N)의 여자접점은 신호구동 계전기(HR2N+1)를 여자시키고, N-1번째 궤도에 이상이 없는한 궤도 계전기(TRN-1), 신호구동 계전기(HR1N-1)도 여자되어 신호기(SN-1)는 '청색등(G)'이 현시되고, N-2번째 구간에서는 진행 속도코드 발생기(GCGN-2)가 선택되어 궤도로 인가된다. 이에 대한 동작상황을 정리하면 하기의 표1과 같으며, 각 구간별 속도는 도3에 도시된 바와 같이 계단형이 된다.
구간＼구분 궤도상태 궤도 계전기(TR) 신호구동 계전기(HR1) 신호구동 계전기(HR2) 신호기(S) 속도코드 발생기
N+1 점유 OFF OFF ON R GCG
N 비점유 ON ON OFF Y -
N-1 비점유 ON ON ON G YCG
N-2 비점유 ON ON ON G GCG
한편, 도1에서 궤도에 인가된 속도코드 전압은 진행하고 있는 열차의 안테나(11)에 유기되어 수신기(4)에서 증폭 및 여파된 후 복호기(5)에서 복호되고, 속도 검지기(14)는 열차의 차축에서 열차의 현재 속도를 검지한다. 이후 제어회로(16)에서는 비교기(15)의 복호기(5) 출력과 속도 검지기(14) 출력에 대한 비교출력에 따라 현재 속도가 수신된 속도코드보다 빠르면 제어회로(16)에서 열차의 속도를 도3에 도시된 바와 같이 감속, 또는 정지하게 한다.
그러나, 상기 종래의 기술에 있어서는 열차가 폐색구간으로 들어갈 때 전방궤도에 따라 일정하게 조정된 신호에 대한 속도코드를 수신하게 되어 열차 운전속도가 급격하게 변하게 되고, 열차의 성능에 관계없이 일정속도 이하로 운행하게 되기 때문에, 열차의 승차감 및 운행 에너지 효율이 떨어지고, 신호현시가 늘어날수록 회로가 복잡해지며, 또한 선로효율을 높일수 없게 되어 열차의 운전시격이 늘어나게 되며 운행속도 또한 높일 수 없게 되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 열차가 폐색구간 안으로 진입할 때 도달할 수 있는 최대 지점까지 운행되도록 자동으로 속도를 가감속 및 정지시킬 수 있도록 하게 함으로써, 종래의 계단식 열차 속도 조정에 따른 승차감 열화 및 선로 효율 저하의 문제점을 개선하고, 열차의 속도를 지속적으로 감시하며 또한 열차의 정속도 운행으로 인한 에너지 효율을 향상시키도록 하는 연속 연산식 자동 열차제어 방법 및 시스템을 제공 하는데 그 목적이 있다.
도1은 종래의 자동열차 제어 시스템의 구성도.
도2는 종래 시스템의 동작을 개략적으로 도시한 구성도.
도3은 종래 시스템의 구간별 속도를 도시한 그래프도.
도4는 본 발명에 의한 자동열차 제어 시스템의 구성도.
도5는 본 발명에 의한 시스템의 구간별 속도를 도시한 그래프도.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***
1 : 궤도 2 : 신호기
3 : 결합기 4,12 : 수신기
5,13 : 복호기 6 : 구동회로
7 : 송신기 8 : 궤도주파수 발생기
9 : 코드 선택기 10 : 속도코드 발생기
11 : 안테나 14 : 속도 검지기
15 : 비교기 20 : 신호장치
21 : 코드발생기 22 : 연산제어회로
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 열차의 위치와 열차에 대한 정보 및 선행열차와 후행열차간의 거리, 진행열차 방향의 장애물을 파악하여 전송하는 지상장치와 상기 지상장치에서 전송한 열차운행 데이터를 수신하고, 수신된 데이터를 분석하여 열차의 운행속도를 결정하는 차상장치를 구비한 자동 열차제어 시스템에 있어서, 상기 지상장치는 궤도정보를 출력하는 신호장치와; 상기 신호장치에서 얻은 궤도정보를 궤도주파수 발생기에서 출력하는 궤도주파수에 따라 정보코드를 발생하는 코드발생기를 더 포함하여 구성함으로써 달성되는 것으로, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도4는 본 발명에 의한 자동 열차제어 시스템의 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이 자동 열차제어 시스템에 있어서, 궤도정보를 출력하는 신호장치(20)와; 상기 신호장치(20)에서 얻은 궤도정보와 궤도주파수 발생기(8)에서 출력하는 궤도주파수를 이용하여 정보코드를 발생하는 코드발생기(21)를 포함하여 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 동작 및 작용을 설명한다.
현재 열차가 N+1번째 구간으로 진입하면 궤도 계전기(TRN+1)가 낙하되는데, 이때 궤도 상태에 따라 지상의 신호 시스템(20)에서 목표거리 및 목표속도에 해당하는 궤도정보를 생성하여 궤도회로로 보내고, 폐색구간내의 각 궤도회로에서 코드화하여 궤도주파수와 함께 궤도를 여자시키도록 한다. 열차에서는 궤도 회로를 통하여 궤도 정보를 수신하여 열차성능에 따른 제어패턴을 계산하고, 현재의 열차속도와 비교하여 열차속도가 제어패턴의 설정속도 이하가 되도록 제어하며, 열차의 제어패턴은 하기의 수학식 1에 따르며 이 곡선은 열차의 제동률과 함께 목표속도를 유지하기 위해 필요한 거리를 나타낸다.
(여기서 Dt=목표거리, tb=제동지연시간, Vc=현재속도, Vt=목표속도, dc=열차제동율, G=궤도구배, g=중력가속도)
이때 N+1번째 궤도 이후의 각 궤도에서의 정보코드를 살펴보면 N-2번째 궤도에는 열차가 진행할 수 있는 거리인 목표거리가 2개 블록이고 목표에 도달하였을 때 유지해야 할 속도인 목표속도가 0이므로, 열차는 2개 블록의 길이만큼 진행하였을 때 정지하도록 열차속도를 감시하면서 제어하고, N-1번째 궤도에는 목표거리가 1개블록이고 목표속도가 0이므로, 열차는 1개 블록의 길이만큼 진행하였을 때 정지하도록 하며 다시 N번째 궤도에는 목표거리가 0개 블록이고, 목표속도는 0이되어 만약 이 궤도 구간으로 열차가 진입하게 된다면 진행할 수 있는 블록이 없으므로 현 위치에서 속도가 0이 되도록 제어된다. 여기서 열차가 충분히 정지할 수 있는 거리가 되지 않으면 열차는 비상 제동을 하게 되고, 여기서 블록의 실거리는 블록개수에 블록길이를 곱한 값이나 각 블록의 길이를 블록개수 만큼 더하여 환산할 수 있으며, 이에 대한 동작상황은 하기의 표2와 같다.
구간 ＼ 구분 궤도상태 궤도계전기상태 목표거리(Dt,블록수) 목표속도(Vt) 신호기(S)
N+1 점유 OFF - Vmax R
N 비점유 ON 0 0 Y
N-1 비점유 ON 1 0 G
N-2 비점유 ON 2 0 G
이하, 동작은 종래와 같다. 즉, 궤도에 인가된 궤도 정보 코드 전압은 진행하고 있는 열차의 안테나(11)에 유기되어 수신기(12)에서 증폭 및 여파된 후 복호기(13)에서 복호되고, 속도검지기(14)는 열차의 차축에서 열차의 현재속도를 검지한다. 이후 연산제어회로(22)는 궤도정보와 목표속도에 따른 제어곡선을 계산해 내고 열차가 진행한 거리와 목표거리 및 열차의 현재속도와 제어곡선에서의 속도를 비교하여 현재속도가 제어곡선보다 상회하게 될 경우 열차의 속도를 감속, 또는 정지하게 한다. 도5는 본 발명에 의한 구간별 속도 변화를 도시한 것으로 종래의 계단형과 비교할 때 연속적으로 속도가 변함을 알 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 연속 연산식 자동 열차제어 방법 및 시스템은 전방의 궤도 상태에 따라 열차가 최대한 도달할 수 있는 거리(목표거리)와 최종 도달 지점에서 유지해야 할 속도(목표속도)를 궤도 주파수와 함께 변조하여 궤도에 인가하며, 또한 열차에서는 수신기를 통하여 궤도에 인가된 신호를 검지하고 복호하여 궤도에서 전송된 목표거리 및 목표속도 정보를 출력하고, 열차속도가 목표지점에서 목표속도 이하로 유지되도록 열차 성능에 따른 제어패턴을 실시간으로 지속적으로 계산하고 이를 열차속도 검지기 출력과 계속 비교하여 열차의 속도가 제어곡선 이하가 되도록 제어하게 함으로써, 신호 현시의 증감에 관계없이 열차가 정속도 운행이 되도록 하여 운행에너지 효율을 높이고 유연한 속도변화로 승차감을 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 열차의 위치와 열차에 대한 정보 및 선행열차와 후행열차간의 거리, 진행열차 방향의 장애물을 파악하여 전송하는 지상장치와 상기 지상장치에서 전송한 열차운행 데이터를 수신하고, 수신된 데이터를 분석하여 열차의 운행속도를 결정하는 차상장치를 구비한 자동 열차제어 시스템에 있어서, 상기 지상장치는 궤도정보를 출력하는 신호장치와; 상기 신호장치에서 얻은 궤도정보를 궤도주파수 발생기에서 출력하는 궤도주파수에 따라 정보코드를 발생하는 코드발생기를 더 포함하고, 상기 차상장치는 수신된 궤도 정보 및 속도를 감지하여 비교 및 연산 기능을 함께 수행하여 제어신호를 출력하는 제어회로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연속 연산식 자동 열차제어 시스템.
  2. 열차의 속도가 목표지점에서 목표속도 이하로 유지되도록 하기위해 열차 성능에 따른 제어패턴을 실시간으로 지속적으로 계산하고, 이를 열차속도 검지기 출력과 계속 비교하여 열차의 속도가 제어곡선 이하가 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 연속 연산식 자동 열차제어 방법.
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