KR20150136976A - 열차 방호 시스템 - Google Patents

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Abstract

개시된 열차 관제 시스템은, 열차에 설치되는 열차 무선통신부로부터 열차의 식별ID, 위치 및 속도를 포함하는 열차정보를 수신하는 모뎀 및 모뎀의 송수신을 제어하는 방호송수신 제어부를 포함하는 로컬 송수신부, 로컬 송수신부로 수신된 열차정보를 분석하고, 방호신호를 생성하여 로컬 송수신부를 통하여 열차 무선통신부로 전송하도록 제어하는 관제 제어부 및 로컬 관제부에서 분석된 열차정보를 시각화하여 표시하는 로컬 관제 모니터링부를 포함하는 로컬 관제부를 포함한다. 종래에 궤도회로를 이용한 궤도를 점유하였는지 판단하는 방식으로 인한 열차의 정확한 위치를 파악하지 못하는 문제를 해결하여, 정확한 열차의 위치를 실시간으로 파악하여 그에 맞게 열차 운행을 제어할 수 있게 되어 한정된 자원인 선로를 효율적으로 사용할 수 있게 된다. 또한, 종래 중앙 관제 센터에서 열차의 위치나 상태를 실시간으로 파악하지 못하였던 문제를 해결하여 중앙 관제 센터에서 전영역에 걸쳐 모든 열차의 위치 및 상태를 파악할 수 있게 되고, 그에 따라 비상상황 발생시 신속하게 후속 조치를 취할 수 있게 된다.

Description

열차 방호 시스템{SYSTEM FOR PROTECTIING TRAINS}
본 발명은 열차 관제 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 열차의 현재 위치를 실시간으로 중앙 관제 센터에서 모니터링하여 관제할 수 있는 열차 관제 시스템에 관한 것이다.
자동차와 같은 운행수단의 발달로 도로망 또는 교통인프라가 확대되가고 있으나, 열차만의 편리성 또는 안정성에 의하여 열차 운행 시스템이나 그 인프라가 확대되가고 있는 추세이다.
열차는 토지 위에 열차가 주행할 수 있는 선로가 구축되고, 해당 선로를 따라 열차가 운행되는데 이와 같은 한정된 선로를 최대한 활용하기 위하여 다양한 운행 시스템이 제시되고 활용되고 있다.
또한, 한정된 자원인 선로를 최대한 활용하기 위하여 최대한 열차를 해당 선로로 운행하도록 하여야하는 것과 더불어 열차간 충돌방지 등을 위하여 최소한의 목표 이격거리를 유지하기 위한 안전장치 또는 방호장치도 그 필요성이 점점 커지고 있다.
종래에는 열차 선로를 가상의 블록단위(폐색구간)로 나누고, 해당 블록단위에서 열차가 점유하고 있는지 판단하고, 점유되고 있는 경우 전방 현시신호를 그에 대응되게 제어하였다.
즉, 지상구간의 일정구간인 폐색구간의 궤도회로에서 열차를 검출하여 후방 폐색구간 열차의 차상에 제한 속도코드를 송신하는 고정폐색 방식이 사용되고 있으며, 이를 좀 더 개량하여 가변폐색 방식도 사용되고 있다.
그러나, 이러한 폐색구간 단위로 열차가 점유하고 있는지를 판단하는 방식의 경우 단위 폐색구간의 어디에 열차가 위치하고 있는지 파악하기 어려우며, 또한 이를 중앙 관제 센터에서 파악하기 어려운 문제가 있다.
즉, 폐색구간의 경계선상에 걸치는 경우 열차의 정확한 위치를 파악하기 어려운 문제가 있어 열차 방호 또는 제어시 효율적으로 운행하기 어려운 한계가 있었다.
또한, 열차 신호 시스템이 3현시 즉, 적색(R)-황색(Y)-초록색(G)으로 구축되어 있는 경우가 있는데, 이런 경우 운행신호(G)에서 주의신호(Y)를 거쳐 바로 정지신호(R)까지의 신호체계가 짧기 때문에 열차 운전자가 갑작스럽게 변화되는 현시신호에 대응하는데 많은 애로사항이 있었으며, 정지신호(R)가 현시된 후에도 열차가 정지되지 않는 때는 경고음이 출력되는데 운전자가 이러한 경고음을 듣지 못하거나 착오를 일으키는 경우 열차 충돌과 같은 사건이 발생할 수 있게 된다.
또한, ATS(열차자동정지장치)가 구축된 경우에는 이러한 경우 자동으로 열차를 정지시키고 있으나 ATS가 구축되지 않은 경우에는 열차 운행의 신뢰도가 떨어지게 되는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 열차의 위치를 실시간으로 파악하여 이를 선행 및 후행열차로 정보를 제공할 뿐만 아니라, 중앙 관제 센터에서도 실시간으로 해당 열차의 위치 및 속도를 확인하여 긴급상황 등이 발생한 경우 이에 대한 조치를 신속하게 할 수 있는 열차 관제 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의한 열차 관제 시스템은, 열차에 설치되는 열차 무선통신부로부터 상기 열차의 식별ID, 위치 및 속도를 포함하는 열차정보를 수신하는 모뎀 및 상기 모뎀의 송수신을 제어하는 방호송수신 제어부를 포함하는 로컬 송수신부; 상기 로컬 송수신부로 수신된 열차정보를 분석하고, 방호신호를 생성하여 상기 로컬 송수신부를 통하여 상기 열차 무선통신부로 전송하도록 제어하는 관제 제어부; 및 상기 로컬 관제부에서 분석된 상기 열차정보를 시각화하여 표시하는 로컬 관제 모니터링부;를 포함하는 로컬 관제부를 포함한다.
또한, 상기 로컬 관제부와 이격되게 마련되며, 상기 로컬 관제부로부터 상기 열차정보를 수신하여 관제하는 중앙 관제부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 중앙 관제부는, 상기 수신된 열차정보가 저장되어 관리되는 데이터베이스; 상기 데이터베이스를 관리하는 중앙 서버; 및 상기 중앙서버에 의하여 상기 열차정보를 시각화하여 표시하는 중앙 관제 모니터링부;를 포함한다.
또한, 상기 중앙 관제부는, 적어도 두 개 이상의 로컬 관제부로부터 상기 열차정보를 수신하는 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 열차 무선통신부 및 상기 로컬 송수신부는 LTE-R 망을 이용하여 상기 열차정보를 송수신하는 것이 바람직하다.
보다 바람직하게는, 상기 관제 제어부 또는 중앙 관제부는, 후행열차와 선행열차와의 이격거리를 실시간으로 분석하여 주행속도에 따른 제동거리를 판단하여, 제동거리 확보가 어려운 경우 방호신호를 생성하여 후행 열차 또는 주위 열차의 열차 무선통신부로 송신하여 열차를 강제로 정지시킬 수 있다.
여기서, 상기 관제 제어부 또는 중앙 관제부는, 상기 방호신호 생성 요건이 해제되는 경우, 후행 열차 또는 주위 열차의 열차 무선 통신부로 열차 운행 신호를 전송하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 열차정보에는 열차의 등급 및 급행 여부에 대한 정보가 더 포함되며, 상기 관제 제어부는, 후행 열차 또는 주위 열차가 복수개가 있는 경우, 열차 등급 또는 급행 여부에 대한 정보를 분석하여, 상위 등급 또는 급행 열차에 우선순위를 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 후행 열차 또는 주위 열차가 상위 등급 및 급행 열차가 혼재되어 있는 경우에는, 상위 등급에 우선 순위 설정하고 급행 열차에 후행 순위를 설정하는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 종래에 궤도회로를 이용한 궤도를 점유하였는지 판단하는 방식으로 인한 열차의 정확한 위치를 파악하지 못하는 문제를 해결하여, 정확한 열차의 위치를 실시간으로 파악하여 그에 맞게 열차 운행을 제어할 수 있게 되어 한정된 자원인 선로를 효율적으로 사용할 수 있게 된다.
또한, 종래 중앙 관제 센터에서 열차의 위치나 상태를 실시간으로 파악하지 못하였던 문제를 해결하여 중앙 관제 센터에서 전영역에 걸쳐 모든 열차의 위치 및 상태를 파악할 수 있게 되고, 그에 따라 비상상황 발생시 신속하게 후속 조치를 취할 수 있게 된다.
또한, 종래 열차의 대략적인 위치를 파악하기 위하여 지상에 복잡한 장치를 구축하여야 하였고 그에 따라 외부로 노출되는 지상장치의 유지/보수에 많은 시간 및 비용이 발생하였던 문제를 해결할 수 있게 된다.
또한, 종래 3현시 신호 시스템의 한계 또는 ATS 시스템이 구축되지 않은 경우에도 후행열차의 제동거리가 미확보되는 경우 자동으로 강제 정지시킬 수 있게 되어 열차 충돌 사고를 미연에 방지할 수 있게 된다.
또한, 복수의 열차가 자동으로 운행이 정지된 경우 운행 정지 신호가 해제되었을 때 이들 복수개의 열차의 운행 재개 순서를 자동으로 산정하여 운행이 되도록 함으로써 열차 운행 효율을 극대화시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 열차 관제 시스템을 설명하기 위한 도면,
도 2는 도 1에 도시된 모니터링부를 설명하기 위한 도면,
도 3은 도 1에 도시된 열차 관제 시스템의 전체 운영방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 열차 관제 시스템(100)은, 로컬 관제부(110) 및 중앙 관제부(130)를 포함한다.
로컬 관제부(110)는, 로컬 송수신부(111), 관제 제어부(113) 및 로컬 관제 모니터링부(115)를 포함한다.
로컬 송수신부(111)는 열차에 마련되는 열차 무선 통신부(T1, T2, ....Tn)로부터 열차의 식별ID, 위치 및 속도정보를 포함하는 열차 정보를 수신하는 모뎀(111a) 및, 관제 제어부(113)에 의하여 생성된 방호신호 또는 위급상황 신호를 상기 모뎀(111a)을 통하여 열차 무선 통신부(T1, T2, ... Tn)로 전송하도록 하는 방호 송수신 제어부(111b)를 포함한다.
관제 제어부(113)는 로컬 송수신부(111)를 통하여 수신된 열차정보를 분석하여 관리하는 것으로서, 선행 열차와의 이격거리를 실시간으로 분석하여 주행속도에 따른 제동거리를 판단하고, 제동거리 확보가 어려운 것으로 판단되는 경우 방호신호를 생성하여 로컬 송수신부(111)를 통하여 후행 열차 또는 주위 열차의 열차 무선 통신부(T)로 송신하여 열차 운행을 제어하도록 한다.
로컬 관제 모니터링부(115)는, 관제 제어부(113)에서 분석된 열차정보를 시각화하여 표시하는 것으로서, 일정한 로컬 영역에 위치하는 복수 열차의 위치, 속도를 포함하는 상태 등을 표시한다.
이때, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면 각 복수의 열차의 무선 통신부(T)와 로컬 관제부(111)간 무선통신은 LTE-R 망을 활용하여 하여 보다 신뢰성있고 안정적인 정보전송을 할 수 있게 된다.
중앙 관제부(130)는, 로컬 관제부(110)에서 분석된 열차정보를 원격지에서 확보하여 광영역에 걸쳐 모든 열차의 속도 및 상태를 모니터링하여 관제할 수 있도록 하는 것으로서, 수신된 열차정보를 저장 및 관리하는 데이터베이스(131), 데이터베이스(131)를 제어하며 중앙관제 신호를 생성 및 관리하는 중앙서버(133) 및 중앙서버(133)에서 분석 및 생성된 정보를 시각적으로 표시하는 중앙 관제 모니터링부(135)를 포함한다.
도 2는 로컬 관제 모니터링부(115)에서 시각화하여 표시되는 화면의 일례를 도시한 것으로서, 로컬 영역에서 커버되는 열차의 위치 및 상태정보를 시각화하여 나타내고 있으며, 특정 열차(BT)를 선택하는 경우 해당 열차의 상태 및 위치를 알 수 있게 된다.
또한, 이에 더하여 특정 열차(BT)와 후행 열차(TT)의 이격거리 및 후행 열차(TT)의 주행속도에 따른 제동거리를 판단하여, 이격거리 대비 제동거리가 확보되지 못하는 경우 비상정지 또는 방호 신호를 출력하여 후행 열차(TT)로 전송할 수 있다.
이와 같이, 로컬 관제부(110) 및 중앙 관제부(130)에서 방호신호를 중복으로 생성하여 후행 열차로 전송하도록 함으로써, 긴급 상황 발생시 사고 발생 위험을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 어느 하나의 관제부가 오작동 또는 고장에 의하여 정상적인 방호신호를 출력하지 못하는 경우 방호신호 생성에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
도 2에 도시된 화면은 중앙 관제 모니터링부(135)에서도 동일하게 구현될 수 있으며, 다만 중앙 관제 모니터링부(135)는 보다 더 광역의 정보가 표시되는 차이가 있다.
한편, 도 3에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면 중앙 관제부(130)는 적어도 두개 이상의 로컬 관제부(110)(110')(110")로부터 열차정보를 수신하여 보다 광영역의 열차를 모니터링할 수 있도록 한다.
도시된 실시예에서는 세개의 로컬 관제부(110)(110')(110")를 설명하였으나 이와 달리 더 많은 로컬 관제부를 운영하여도 무방하다.
이러한 구성에 의하여, 종래 중앙관제센터 등에서 전영역에 걸쳐 열차의 위치 및 상태를 모니터링할 수 없었던 구조적 한계를 극복할 수 있게 된다.
또한, 도 3에 도시된 실시예에서는 복수의 로컬 관제부(110)(110')(110")에서 중앙 관제부(130) 즉 2단 구성을 취하였으나, 관제되어야할 구역이 대단히 큰 경우에는 이러한 2단 구성을 복수개 취하여 하나의 허브 센터에서 관제할 수 있도록 하는 것도 무방하다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기와 같이 관제 제어부(113) 또는 중앙 관제부(130)에서 생성된 방호신호에 의하여 후행열차가 정지된 후, 방호신호 생성 요건이 해제되는 경우 다시 운행될 수 있도록 운행신호를 전송할 수 있다.
이때, 로컬 관제부(110) 및 중앙 관제부(130)에서 열차 운행 신호를 중복으로 생성하여 후행 열차로 전송하도록 함으로써, 긴급 상황 발생이 해제된 경우 즉시 열차 운행을 하도록 함으로써 한정된 자원인 선로를 효과적으로 사용할 수 있게 되며, 또한, 어느 하나의 관제부가 오작동 또는 고장에 의하여 정상적인 운행 신호를 출력하지 못하는 경우 운행 신호 생성에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
또한, 보다 더 바람직하게는 관제 제어부(110) 또는 중앙 관제부(130)는 열차 운행 신호를 생성하여 후행 열차로 전송할 때 후행 열차 또는 주위 열차가 복수개가 있는 경우 이들에 대한 우선순위를 부여하여 운행 재개가 순차적으로 되도록 할 수 있다.
즉, 전방의 열차가 고장 등으로 정차한 경우 후행 열차 또는 대피선의 열차가 복수개 있는 경우 이들에 대한 운행 재개 우선순위를 결정하여 열차 운행이 효과적으로 진행되게 할 수 있다.
이를 위해, 열차 정보에는 열차의 등급 및 급행 여부에 대한 정보가 더 포함된다. 열차 등급은 가령 고속열차(KTX)인지, 새마을인지 무궁화 또는 누리로인지에 대한 정보이며, 급행 여부에 대한 정보는 모든 역마다 정지하는 완행 열차인지 주요 역에서만 정차하는 급행 열차인지에 대한 정보다.
즉, 열차 등급 및 급행 여부에 따라 열차의 운행 속도가 다르기 때문에 좀 더 빠른 열차를 우선적으로 운행재개가 되도록 하는 것이 열차 운행 효율을 높일 수 있기 때문이다.
한편, 열차 등급과 급행 여부에 대한 정보가 충돌되는 경우, 즉, 후행열차 또는 주위 열차로서 새마을 열차 및 급행 전철에 대한 정보가 충돌되는 경우 그 우선순위를 열차에 먼저 설정하는 것이 바람직하다. 통상 열차의 운행속도가 전철보다 빠르기 때문에 열차를 먼저 운행재개 시키는 것이 효과적이기 때문이다.
상기와 같이 본원 발명에 의하여, 3현시 신호 시스템이 구축되어 있는 시스템의 한계 또는 ATS 시스템이 구축되지 않은 시스템의 한계를 극복하여, 선행열차 및 후행열차의 이격거리 및 후행열차의 속도에 따른 제동거리를 판단하여 제동거리가 미확보된 경우 강제로 후행열차를 정지시킬 수 있게 되어 열차 운행의 신뢰도를 획기적으로 증가시킬 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 특허청구범위에 의하여 나타내어 지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 열차 관제 시스템 110 : 로컬 관제부
111 : 로컬 송수신부 111a : 모뎀
111b : 방호송수신 제어부 113 : 관제 제어부
115 : 로컬 관제 모니터링부 130 : 중앙 관제부
131 : 데이터베이스부 133 : 중앙 서버
135 : 중앙 관제 모니터링부
T1, T2, T3 : 열차 송수신부

Claims (13)

  1. 열차에 설치되는 열차 무선통신부로부터 상기 열차의 식별ID, 위치 및 속도를 포함하는 열차정보를 수신하는 모뎀 및 상기 모뎀의 송수신을 제어하는 방호송수신 제어부를 포함하는 로컬 송수신부;
    상기 로컬 송수신부로 수신된 열차정보를 분석하고, 방호신호를 생성하여 상기 로컬 송수신부를 통하여 상기 열차 무선통신부로 전송하도록 제어하는 관제 제어부; 및
    상기 관제 제어부에서 분석된 상기 열차정보를 시각화하여 표시하는 로컬 관제 모니터링부;를 포함하는 로컬 관제부를 포함하는 열차 관제 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 로컬 관제부와 이격되게 마련되며, 상기 로컬 관제부로부터 상기 열차정보를 수신하여 관제하는 중앙 관제부;를 더 포함하는 열차 관제 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 중앙 관제부는,
    상기 수신된 열차정보가 저장되어 관리되는 데이터베이스;
    상기 데이터베이스를 관리하는 중앙 서버; 및
    상기 중앙서버에 의하여 상기 열차정보를 시각화하여 표시하는 중앙 관제 모니터링부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차 관제 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 중앙 관제부는,
    적어도 두 개 이상의 로컬 관제부로부터 상기 열차정보를 수신하는 하는 것을 특징으로 하는 열차 관제 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 열차 무선통신부 및 상기 로컬 송수신부는 LTE-R 망을 이용하여 상기 열차정보를 송수신하는 것을 특징으로 하는 열차 관제 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 관제 제어부는,
    후행열차와 선행열차와의 이격거리를 실시간으로 분석하여 주행속도에 따른 제동거리를 판단하여, 제동거리 확보가 어려운 경우 방호신호를 생성하여 후행 열차 또는 주위 열차의 열차 무선통신부로 송신하여 열차를 강제로 정지시키는 것을 특징으로 하는 열차 관제 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 관제 제어부는,
    상기 방호신호 생성 요건이 해제되는 경우, 후행 열차 또는 주위 열차의 열차 무선 통신부로 열차 운행 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 열차 관제 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 열차정보에는 열차의 등급 및 급행 여부에 대한 정보가 더 포함되며,
    상기 관제 제어부는, 후행 열차 또는 주위 열차가 복수개가 있는 경우, 열차 등급 또는 급행 여부에 대한 정보를 분석하여, 상위 등급 또는 급행 열차에 우선순위를 설정하는 것을 특징으로 하는 열차 관제 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 후행 열차 또는 주위 열차가 상위 등급 및 급행 열차가 혼재되어 있는 경우에는, 상위 등급에 우선 순위 설정하고 급행 열차에 후행 순위를 설정하는 것을 특징으로 하는 열차 관제 시스템.
  10. 제5항에 있어서, 상기 중앙 관제부는,
    후행열차와 선행열차와의 이격거리를 실시간으로 분석하여 주행속도에 따른 제동거리를 판단하여, 제동거리 확보가 어려운 경우 방호신호를 생성하여 후행 열차 또는 주위 열차의 열차 무선통신부로 송신하여 열차를 강제로 정지시키는 것을 특징으로 하는 열차 관제 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 관제 제어부는,
    상기 방호신호 생성 요건이 해제되는 경우, 후행 열차 또는 주위 열차의 열차 무선 통신부로 열차 운행 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 열차 관제 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 열차정보에는 열차의 등급 및 급행 여부에 대한 정보가 더 포함되며,
    상기 관제 제어부는, 후행 열차 또는 주위 열차가 복수개가 있는 경우, 열차 등급 또는 급행 여부에 대한 정보를 분석하여, 상위 등급 또는 급행 열차에 우선순위를 설정하는 것을 특징으로 하는 열차 관제 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 후행 열차 또는 주위 열차가 상위 등급 및 급행 열차가 혼재되어 있는 경우에는, 상위 등급에 우선 순위 설정하고 급행 열차에 후행 순위를 설정하는 것을 특징으로 하는 열차 관제 시스템.
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