KR20170024651A

KR20170024651A - 철도 모의주행을 위한 가상선로 생성 장치와 이를 이용한 가상선로 생성방법 및 가상선로 생성프로그램이 저장된 기록매체

Info

Publication number: KR20170024651A
Application number: KR1020150119776A
Authority: KR
Inventors: 황희승
Original assignee: 동우기술(주)
Priority date: 2015-08-25
Filing date: 2015-08-25
Publication date: 2017-03-08
Also published as: KR101844525B1

Abstract

본 발명은 가상선로 생성 장치 및 방법에 관한 것으로서, 실제 선로의 제작시 사용된 설계도면과, 실제 선로에 배치되는 다양한 부속물에 대응되는 부속물데이터가 저장되는 데이터저장수단과; 상기 설계도면으로부터 추출된 입력데이터를 기초로 가상선로의 중심선을 생성하고, 상기 중심선의 양측으로 레일을 생성하여 2차원선로를 형성하고, 상기 2차원선로에 부속물들을 배치하여 3차원선로를 형성하는 선로모델작성수단과; 입력신호를 입력받고 상기 선로모델작성수단을 통해 생성된 가상선로를 표시하는 UI와; 상기 선로모델작성수단을 통해 작성된 상기 2차원선로와 상기 3차원선로를 실제 선로와 비교하는 선로모델비교수단과; 상기 2차원선로 및 상기 3차원선로와 상기 실제 선로에 차이가 있는 경우 편집하여 차이를 수정하도록 하는 선로모델수정수단과; 상기 선로모델작성수단에서 생성된 3차원선로로 가상모의주행을 실행시키는 모의주행수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

철도 모의주행을 위한 가상선로 생성 장치와 이를 이용한 가상선로 생성방법 및 가상선로 생성프로그램이 저장된 기록매체{AUTOMATIC RAIL PATH CREATIVE APPARATUS FOR TRAIN SIMULATING DRIVE AND AUTOMATIC RAIL PATH CREATIVE METHOD AND STORAGE MEDIUM TO STORE AUTOMATIC RAIL PATH CREATIVE PROGRAM}

본 발명은 가상선로 생성 장치와 이를 이용한 가상선로 생성방법에 관한 것으로서, 보다 자세히는 철도차량의 모의주행시 사용되는 가상의 3차원선로를 간단한 과정으로 정확하게 생성할 수 있는 가상선로 생성장치 및 이를 이용한 가상선로 생성방법에 관한 것이다.

철도차량을 운행하기 위해서는 철도차량 운전면허를 소지하여야 하며, 철도차량 운전면허는 철도차량 운전면허 교육기관에서 이론교육과 실습교육을 이수한 자가 교통안전공단에서 시행하는 이론시험과 기능시험을 통과하여 취득할 수 있다.

철도차량 운전면허의 기능시험을 대비하는 기능교육용 모의운전연습기 및 운전면허 시험에 사용되는 면허시험용 모의운전연습기는 실제 철도선로와 동일한 가상의 입체선로를 이용해 실제 선로의 형상을 익히고, 실제 선로의 평면 및 종면의 곡선에 따라 브레이크의 적용 시점 등을 익히게 한다.

그런데, 종래 철도차량의 모의주행에 사용되는 가상선로를 설계하기 위해서는 일반적인 도면 설계프로그램을 이용해 작업자가 일일이 수동으로 선로를 형성하여 각 포인트를 설정해야 했다. 이로 인해 가상선로 설계시 상당한 제작기간이 소용되었다.

반면, 이렇게 형성된 가상선로가 실제 선로와 일치하는지를 확인하기가 용이하지 않았으며, 실제 선로와 오차가 발생되더라도 이를 수정하기가 용이하지 않은 한계가 있었다.

한국공개특허 제10-2007-0069629호 한국등록특허 제10-1183174호

본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 실제 선로의 설계 데이터를 이용해 가상의 3차원선로를 생성할 수 있는 가상선로 생성장치 및 이를 이용한 가상선로 생성방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 기저장된 노반, 교량 및 터널 등의 부속물을 이용해 빠르고 정확하게 가상의 3차원선로를 생성할 수 있는 가상선로 생성장치 및 이를 이용한 가상선로 생성방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 2차원선로 또는 3차원선로 생성 중에 실제 선로와 오차가 발생되는 경우 언제든 데이터를 수정할 수 있어 정확한 가상선로를 생성할 수 있는 가상선로 생성방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

본 발명의 목적은 컴퓨터에서 실행되며, 철도 모의주행을 위한 가상선로를 생성하는 가상선로 생성장치에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 가상선로 생성장치는, 실제 선로의 제작시 사용된 설계도면과, 실제 선로에 배치되는 다양한 부속물에 대응되는 부속물데이터가 저장되는 데이터저장수단과; 상기 설계도면으로부터 추출된 입력데이터를 기초로 가상선로의 중심선을 생성하고, 상기 중심선의 양측으로 레일을 생성하여 2차원선로를 형성하고, 상기 2차원선로에 부속물들을 배치하여 3차원선로를 형성하는 선로모델작성수단과; 입력신호를 입력받고 상기 선로모델작성수단을 통해 생성된 가상선로를 표시하는 UI와; 상기 선로모델작성수단을 통해 작성된 상기 2차원선로와 상기 3차원선로를 실제 선로와 비교하는 선로모델비교수단과; 상기 2차원선로 및 상기 3차원선로와 상기 실제 선로에 차이가 있는 경우 편집하여 차이를 수정하도록 하는 선로모델수정수단과; 상기 선로모델작성수단에서 생성된 3차원선로로 가상모의주행을 실행시키는 모의주행수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 상기 입력데이터는 기준길이에 대해 중심선의 양끝점에 대한 좌표값, 곡선의 시작점과 곡선의 끝점의 곡률과 곡선의 방향, 구배의 시작점과 끝점 및 기울기를 포함한다.

한편, 본 발명의 목적은 가상선로 생성방법에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 가상선로 생성방법은, 실제 선로 건설시 사용된 설계도면으로부터 입력데이터를 추출하고, 상기 입력데이터를 기초로 가상선로의 중심선을 생성하는 단계와; 상기 중심선의 양측에 레일을 형성하여 평면선로를 형성하는 단계와; 상기 평면선로에 구배데이터를 적용하여 2차원선로를 형성하는 단계와; 상기 2차원선로에 노반, 교량 및 터널의 부속물을 형성하여 3차원선로를 형성하는 단계를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 중심선을 모델링하는 단계는, 상기 입력데이터에 포함된 중심선의 양끝점에 대한 좌표값, 곡선의 시작점과 곡선의 끝점의 곡률과 곡선의 방향을 기초로 상기 중심선을 모델링한다.

일 실시예에 따르면, 상기 2차원선로를 형성하는 단계는, 상기 2차원선로의 종단면 그래프를 실제 선로의 설계도면의 종단면과 비교하여 오차발생 여부를 분석하는 단계와; 상기 실제 선로의 도면의 종단면을 기준으로 상기 2차원선로의 종단면이 일치되도록 입력데이터를 수정하는 단계를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 3차원선로를 형성하는 단계는, 기저장된 노반, 교량 및 터널에 대한 모델링 데이터를 실제 선로에 노반, 교량 및 터널이 배치된 위치에 대응되게 상기 2차원선로에 적용하는 단계와; 상기 3차원선로를 실제 선로의 설계도면과 비교하여 오차여부를 분석하는 단계와; 상기 3차원선로와 상기 실제 선로의 설계도면이 일치할 때까지 반복적으로 3차원선로를 수정하는 단계를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 3차원선로에 실제이미지를 매핑하는 단계를 더 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 3차원선로를 모의주행모드에서 실행하여, 상기 3차원선로의 시작점과 끝점까지의 주행을 실제 선로의 주행 동영상과 비교하며 실제 선로와 일치여부를 최종적으로 검증하는 단계를 더 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 3차원선로는 일반철도와 도시철도를 포함한다.

한편, 본 발명의 목적은 상술한 가상선로 생성프로그램이 기록되며, 컴퓨터에 상기 가상선로 생성프로그램을 실행시키는 가상선로 생성프로그램 기록매체에 의해 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 가상선로 생성장치 및 이를 이용한 가상선로 생성방법은 실제 철도의 생성에 사용된 설계도면으로부터 IP데이터를 추출하여 사용되므로, 작업자가 수동으로 데이터를 입력할 수고로움을 없앨 수 있다. 따라서, 가상선로 생성에 소요되는 작업시간을 단축할 수 있다.

또한, 중심선에서 평면선로, 구배가 적용된 2차원선로, 그리고 부속물이 반영된 3차원선로의 생성 중간에 실제 선로와의 반복적인 비교와 수정작업을 통해 실제 선로와 일치하는 가상선로를 생성할 수 있다.

또한, 실제선로와 가상선로 간의 차이점을 다양한 관점에서 분석하고, 사용자에게 표시하여 실제 선로와 일치하는 가상선로를 생성하도록 유도한다.

그리고, 최종적으로 생성된 3차원 선로로 모의주행을 하며, 실제 선로의 주행동영상과 비교하여 최종검증을 거칠 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 가상선로 생성장치의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도,
도 2는 본 발명에 따른 가상선로 생성장치를 이용한 가상선로 생성과정을 도시한 흐름도,
도 3과 도 4는 실제 선로로부터 획득한 IP데이터를 이용해 가상선로의 중심선 데이터를 입력하는 과정을 도시한 예시도,
도 5는 입력한 선로 데이터 정보를 이용해 가상선로의 중심선을 형성하는 과정을 도시한 예시도,
도 6은 중심선에 구배데이터를 적용해 2차원선로를 생성하는 과정을 도시한 예시도,
도 7은 2차원선로에 부속물을 적용해 3차원선로를 생성하는 과정을 도시한 예시도,
도 8은 생성된 가상의 3차원선로와 실제 선로를 비교하는 과정을 도시한 예시도,
도 9는 생성된 가상의 3차원선로를 이용해 모의주행하는 과정을 도시한 예시도,
도 10은 생성된 2차원선로 또는 3차원선로를 수정하는 과정을 도시한 예시도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 1은 본 발명에 따른 가상선로 생성장치(100)의 구성을 도시한 블럭도이고, 도 2는 가상선로 생성장치(100)에 의해 가상성로가 생성되는 과정을 도시한 흐름도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 가상선로 생성장치(100)는 CD와 같은 기록매체에 저장된 상태로 유통되거나, 인터넷과 같은 전기회선을 통해 유포될 수 있다. 본 발명에 따른 가상선로 생성장치(100)는 컴퓨터(200)에 설치된 후 실행된다. 이에 의해 사용자는 컴퓨터(200)의 키보드와 마우스 같은 입력부(220)를 통해 입력신호를 인가하고, 컴퓨터(200)의 표시부(210)를 통해 UI(110)가 표시되어 사용자에게 현재 작성되고 있는 2차원선로 또는 3차원선로를 나타낼 수 있다.

본 발명의 가상선로 생성장치(100)는 가상선로 생성에 요구되는 설계도면과 부속물데이터가 저장되는 데이터저장수단(120)과, 설계도면으로부터 추출된 IP데이터를 기초로 가상선로를 생성하는 선로모델작성수단(130)과, 컴퓨터(200)를 통해 입력신호를 입력받고 가상선로의 생성과정을 표시하는 UI(110)와, 선로모델작성수단(130)을 통해 생성되는 2차원선로 및 3차원선로를 실제 선로와 비교하는 선로모델비교수단(140)과, 선로모델비교수단(140)에 의한 비교결과 실제선로와 가상선로 간에 차이가 있는 경우 사용자의 입력신호에 따라 가상선로를 수정하는 선로모델수정수단(150)과, 선로모델작성수단(130)에서 생성된 3차원선로로 가상모의주행이 실행되도록 하는 모의주행수단(160)과, 상술한 각 구성들이 컴퓨터(200)에서 원활하게 실행되도록 제어하는 제어부(170)를 포함한다.

데이터저장수단(120)은 실제 철도의 건설시 사용된 설계도면과, 실체 철도에 포함되는 노반, 교량 및 터널과 같은 부속물들에 대응되는 부속물데이터가 저장된다. 또한, 실제 철도 노선을 운행하며 촬영된 동영상이 함께 저장될 수 있다

여기서, 실제 철도의 건설시 사용된 설계도면은 단면도를 포함하는 것으로 구비된다. 경우에 따라 단면도가 포함되지 않은 철도에 대한 가상선로를 생성할 경우 단면도를 직접 제작하여 저장한다.

설계도면은 현재 운영되고 있는 일반철도와 도시철도의 실제 선로의 도면을 모두 포함한다. 그리고, 부속물데이터는 모든 실제 선로에 적용되고 있는 다양한 종류의 노반, 교량 및 터널의 형상데이터를 포함한다. 부속물데이터는 종류별로 미리 모델링되어 데이터저장수단(120)에 저장되고, 사용자는 본인이 현재 설계하는 가상선로에 적용되는 부속물에 대응되는 부속물데이터를 검색하여 설계에 적용할 수 있다.

UI(110)는 사용자로부터 입력신호를 인가받고, 현재 작성되고 있는 작업진행과정을 표시한다. 본 발명의 가상선로 생성장치(100)가 컴퓨터(200)에서 실행될 때, 표시부(210)를 통해 표시되는 UI(110)의 일례가 도 6에 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 UI(110)는 표시화면의 최상단에 위치한 메뉴탭(111)과, 메뉴탭(111)의 하부에 배치된 빠른도구실행모음(113)과, 표시화면의 좌측에 구비된 탭위젯(114)과, 표시화면의 가운데 영역에 배치되는 메인창(115)과, 메인창(115)의 우측에 구비된 플로팅창1,2,3(116,117,118)을 포함한다.

메뉴탭(111)은 본 발명의 가상선로 생성장치(100)에서 제공하는 기능을 표시한다. 메뉴탭(111)에는 IP/선로데이터/구배 및 단면 등 가상선로 생성장치(100)에서 사용할 데이터를 불러들이고 저장할 수 있는 기본메뉴로 관련있는 기능끼리 풀다운 메뉴로 구성하고 있으며, 메뉴항목을 선택하여 원하는 기능을 실행할 수 있다.

빠른도구실행모음(111)에는 사용빈도가 높은 메뉴들을 배치하여 사용자가 빠르게 원하는 기능을 실행할 수 있도록 한다. 2D↔3D 전환메뉴를 실행하고, 메인창(115)을 선택하면 선로의 형상을 3차원에서 2차원으로 전환해서 보여준다. 2D↔3D 전환메뉴를 실행하고 플로팅1(116)을 선택하면, 단면형상을 2차원에서 3차원 형상으로 전환하여 보여준다.

빠른도구실행모음(111)의 모의주행모드는 현재 화면을 모의주행모드 화면으로 자동 전환시킨다. LOAD영역표시모드는 단면을 LOAD 하기 전에 생성한 그룹의 영역을 2차원 또는 3차원 선로 상에 원으로 표시하여 준다. IP이동메뉴는 생성된 경로(path)에 대하여 형상변경이 필요할 때 IP데이터를 기준으로 직선, 곡선을 수정할 수 있다.

RUNLENGTH 메뉴는 선로 구간 중 RUN LENGTH를 지정하여 기억하는 작업을 시작한다. 시작점이동/회전 메뉴는 노선의 검증을 위하여 제작된 노선의 시작지점을 기준으로 이동 또는 회전하는 작업을 시작한다.

DOF 업데이트 메뉴는 2차원 기본선로(평면도에 구배가 적용된 선로)를 생성한 후 수정된 부분을 모의주행에 적용할 때 사용하며, 모의 운전을 위해 샘플링된 DOF 테이블을 업데이트한다.

텍스쳐매핑시작 메뉴는 와이어프레임 형상의 3차원 단면에 텍스쳐를 적용하는 작업을 시작한다. 텍스쳐좌표 좌우수정 메뉴는 3차원 단면에 입혀진 텍스쳐수정시를 좌우방향으로 조정하는 작업을 시작한다. 텍스쳐좌표 상하수정 메뉴는 3차원 단면에 입혀진 텍스쳐 수정시를 상하방향으로 조정하는 작업을 시작한다.

텍스쳐패턴 뒤집기 메뉴는 3차원 단면에 텍스쳐를 입힐 때 좌우로 뒤집힌 형태로 매핑한다.

탭위젯(114)은 상태 프로세스창과, 레일 IP노드창과 섹션창과 텍스쳐창을 포함한다. 상태 프로세스창은 현재 작업진행 상태를 확인가능하고, 작업중인 내용을 확인할 수 있다. 상태 프로세스창은 로드된 선로 데이터, 즉 현재 작업진행 중인 IP 데이터를 표시한다. 그리고, 로드된 구배데이터와 생성된 그룹정보, 그룹에 추가된 단면데이터, 매핑되어진 3차원선로가 경로에 적용된 상태를 표시한다.

레일 IP노드창은 생성 또는 로드된 노선의 선형 정보를 확인할 수 있으며, 테이블에서 직선/곡선 구간의 길이 및 반경, 곡선의 방향을 수정할 수 있다. 또한, 구배의 시작, 끝 및 기울기에 대한 정보를 확인할 수 있다.

섹션창은 로드된 단면의 세부데이터를 확인할 수 있고, 텍스쳐창은 매핑할 텍스쳐 이미지목록을 표시한다.

메인창(115)은 선로 생성작업을 진행하는 기본창으로 작업 중인 가상선로의 2차원, 3차원 선로 형상을 확인할 수 있으며, 모의주행화면을 제공한다.

플로팅창1(116)은 메인창(115)에 표시된 2차원, 3차원 선로에 대한 단면의 형태를 표시한다. 플로팅창2(117)는 메인창(115)에 표시된 2차원, 3차원 선로에 대한 구배의 형태 및 적용된 데이터를 표시한다. 플로팅창3(118)은 매핑될 텍스쳐 이미지를 표시한다.

선로모델작성수단(130)은 데이터저장수단(120)으로부터 로드된 입력데이터를 기준으로 가상선로의 중심선, 평면선로, 2차원선로 및 3차원선로를 순차적으로 작성한다.

여기서, 입력데이터는 IP데이터, 또는 일반철도 데이터를 포함한다. 일반철도는 구배, 직선, 곡선의 데이터를 활용하여 입력데이터를 추출하고, 도시철도는 구배의 기울기, IP데이터 좌표 및 곡률데이터를 활용하여 입력데이터를 추출한다. 여기서, 구배는 기울기를 의미한다. 즉, 선로의 오르막과 내리막을 나타낸다.

일반철도에 대한 가상선로의 생성시에, 가상선로를 생성하고자 하는 해당 실제 철도 선로를 건설할 때 사용된 설계도면으로부터 입력데이터를 추출한다. 즉, 실제 철도의 설계도면을 불러들인 후, 이를 로딩하고 가상선로를 생성할 구간의 양끝점을 선택하면, 자동으로 해당구간에 대한 입력데이터가 추출된다. 이 입력데이터를 가상선로 생성에 입력하면, 가상선로가 순차적으로 생성된다.

여기서, 입력데이터는 가상선로 생성장치(100)에서 제공하는 입력포맷의 문서에 입력한다. 즉, 도 5의 선로 데이터정보 테이블(C100)과 같은 입력포맷에 입력데이터를 입력한다.

이 때, 직선은 메터, 곡선 반경은 메터, 구배는 퍼밀리언 기준으로 IP데이터가 추출된다.

여기서, 실체 선로의 설계시 사용된 설계도면은 CAD, CATIA, Presagis Greator와 같은 일반 설계 툴을 이용해 설계된다. 본 발명의 가상선로 작성장치는 상술한 장치와 호환가능하게 구비되어 상술한 장치에서 작성된 설계도면을 불러들여 입력데이타를 추출할 수 있다. 또한, 설계도면으로부터 종단면도 또는 3차원 설계도면을 불러들여 본 발명의 가상선로 생성장치(100)에서 생성된 3차원선로와의 일치성을 분석하는데 사용된다.

그리고, 추출된 입력데이터를 기준으로 선로모델작성수단(130)은 중심선, 평면선로, 2차원선로 및 3차원선로를 순차적으로 작성한다. 선로모델작성수단(130)이 중심선, 평면선로, 2차원선로 및 3차원선로를 생성하는 과정은 후술할 가상선로 생성과정에서 자세히 설명한다.

선로모델비교수단(140)과 선로모델수정수단(150)은 선로모델작성수단(130)에서 생성한 가상선로의 2차원선로 또는 3차원선로를 실제 선로와 비교하여 차이점을 분석하고 이를 수정할 수 있도록 한다. 선로모델비교수단(140)은 구배에 대한 형태를 유관으로 분석할 수 있다. 이를 위해 실제 선로의 설계도면에 포함된 단면도와 본 발명의 가상선로 생성장치(100)에서 생성된 2차원 또는 3차원 선로의 단면을 비교하여 차이점을 분석한다. 즉, 실제노선의 운전곡선도, 선로일람약도의 설계도면을 메인창(115)에 띄워놓고 플로팅창2(117)에 나타내는 본 발명에 의해 생성된 가상선로의 구배곡선과 오버랩시켜 비교하여 이상 유무를 파악할 수 있다.

또한, 선로모델비교수단(140)은 구배 적용에 대한 오류를 분석할 수 있다. IP데이터 및 일반철도데이터(곡선, 직선, 곡률, 구배)와 같은 입력데이터를 이용하여 만들어진 평면선로는 구배가 적용되지 않은 평면상의 좌표이므로 구배 적용시에 경사면에 대해서는 삼각함수, 곡선에 대해서는 원주율 계산법이 적용된다.

한편, 직선의 끝에서 곡선이 시작되는 시점과 곡선의 끝에서 다시 직선이 시작되는 시점에서는 철도차량이 탈선할 수 있다. 이에 그 부분을 완만히 처리해주는 완화곡선을 생성한다. 완화곡선의 생성에는 완화곡선 공식이 적용된다.

선로모델비교수단(140)은 삼각함수, 원주율계산법, 완화곡선 공식의 세 가지 공식을 결합하여 실제 운행거리(Run Length)를 산정한다. 실제 운행거리는 구배에 의해 평면상의 거리보다 길이가 늘어나게 된다. 따라서, 실제 주행시 기록된 실제 운행거리를 기준으로 선로 구조물을 배치하게 되면 평면상의 위치 오차가 발생하게 된다. 이러한 오류 발생을 제거하기 위하여 선로모델비교수단(140)은 선로의 구간길이를 평면상의 길이로 고정하여 위의 세가지 공식의 역으로 계산하여 구배율을 재산정하고, 재산정된 구배율을 적용하여 평면으로 적용된 구간의 길이를 축소하여 선로좌표 위치를 구하여 오차 발생을 줄인다.

또한, 선로모델비교수단(140)는 초기확보된 입력데이터 자체에 오류가 있을 수 있는 가능성을 판단한다. 입력데이터 오류의 분석은 평면선형의 적용시 불연속 구간 등이 발생할 경우 적절한 메시지 창이 열려 오류에 대한 내용을 사용자가 확인할 수 있고, 이는 데이터를 분석하여 정의된 문서에 직접 수정하거나 선로모델수정수단(150)에서 직접 수정할 수 있다. 종면선형(구배) 역시 불연속 구간 등이 발생할 경우 오류 메시지 창을 통해 내용을 확인하고 분석하여 수정할 수 있게 한다.

선로모델수정수단(150)은 선로모델작성수단(130)을 통해 생성된 가상선로에 오류가 있거나, 실제 선로와 차이가 있을 때 간단하게 수정할 수 있도록 한다. 선로모델수정수단(150)의 수정과정은 가상선로 생성과정에서 자세히 설명한다.

모의주행수단(160)은 도 9에 도시된 바와 같이 선로모델작성수단(130)을 통해 작성된 텍스쳐가 적용된 3차원선로를 실제 철도차량을 통해 주행하는 것과 같이 실행한다. 이에 의해 생성된 3차원선로의 시작점과 끝점까지 주행할 수 있으며, 주행모드에는 운행하고 있는 누적거리와 주행속도가 나타나고, 실제 노선에 대한 영상과 모의주행 영상을 비교하여 최종 노선 검증을 시행할 수 있다.

이러한 모의주행수단(160)이 포함됨에 따라 가상선로 생성장치(100)에서 생성된 가상선로를 별도의 모의주행장치(미도시)에 옮겨 실행시키지 않고 가상선로 생성장치(100) 자체에서 실행시켜 실제 선로와의 차이를 분석하여 수정할 수 있다.

제어부(170)는 컴퓨터(200)를 통해 가상선로 생성장치(100)가 실행되고, 표시부(210)를 통해 UI(110)가 실행되고 입력부(220)를 통한 사용자의 입력신호에 따라 상술한 각 구성들이 원활하게 동작되도록 제어한다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 가상선로 생성장치(100)를 통한 가상선로 생성과정을 도 2 내지 도 10을 참조하여 설명한다.

여기서, 본 발명에 따른 가상선로 생성장치(100)를 통해 생성할 수 있는 가상선로는 일반철도와 도시철도를 포함한다. 일반철도와 도시철도는 추출되는 입력데이터에 차이가 있다. 일반철도의 입력데이터는 직선의 시작점과 끝점(직선데이터), 곡선의 시작점과 끝점, 곡률 및 곡선의 방향(곡선데이터)을 포함한다.

일반철도에 대한 가상선로 생성과정은 먼저 가상선로를 생성하고자 하는 실제 선로의 설계도면을 로딩한 후, 입력데이터를 추출한다. 그리고, 추출된 일반철도의 입력데이터를 입력포맷형식으로 입력한다(S11). 일례로, 도 3에 도시된 바와 같이 일정길이의 선로에 대한 가상선로를 생성하고자 하면, 측면에 도시된 바와 같은 표의 형태의 곡선데이터(A100)를 입력한다. 곡선데이터(A100)를 입력하면 선로모델작성수단(130)은 기준길이(일례로 1M) 단위로 실선을 생성한다. 이 실선이 가상선로의 중심선이며, 이 선로 중심선을 기준으로 양쪽으로 레일이 형성된다(S12).

이러한 과정이 종료되면 도 5에 도시된 바와 같이 입력데이터(C100)와 평면선로(C200)가 생성되며 전체 노선의 형태를 확인할 수 있다(S13). 전체 노선은 기준길이의 중심선들이 모여 형성된다.

전체 노선의 형태를 실제 노선의 도면과 비교하여, 실제 노선 도면과 오차가 발생하는 경우, 입력데이터(A100)를 수정하여 다시 입력하면 평면 선로의 형태가 변경된다(S14). 생성된 가상 평면선로와 실제 선로의 설계도면이 동일해 질 때까지 이 과정을 반복적으로 수행한다.

평면선로가 실제 노선의 설계도면과 동일하게 작성되면, 구배의 시작점, 끝점 및 기울기가 포함된 구배데이터(A200)를 입력하여 실행하면 도 6에 도시된 바와 같이 입력데이터(D100)에 대한 2차원형태의 공간선로(D200)가 생성된다. 또한, 구간별 기울기 값과 형태가 표현되는 종단면 그래프(D300)가 플로트창2(117)에 표시되는데, 이 그래프와 실제 노선의 단면도면과 비교하여 오차발생 여부를 판단한다. 이 때, 플로팅창3(118)에는 공간선로(D200)에 적용된 텍스쳐가 표시된다(S15).

전체 노선의 구배 형태가 실제 노선 도면과 오차가 발생할 경우 구배데이터(A200)을 수정하여 다시 입력하면(S16), 최종적인 2차원 선로의 생성이 완료된다(S170). 평면선로의 생성(S13)과 2차원선로 생성(S17)이 완료되어, 실제 노선의 설계도면과 동일하게 제작되면 가상선로의 부속물들을 배치한다.

이를 위해 데이터저장수단(120)에 기저장된 부속물들을 불러들여 배치한다. 먼저, 노반을 배치하고(S30), 교량을 배치하고(S31), 터널을 배치한다(S32). 노반, 교량 및 터널은 데이터저장수단(120)으로부터 불러들여 각 부속물들이 배치되어야 할 정확한 지점에 자동 배치한다. 배치될 지점은 실제 선로의 건설 도면으로부터 추출하여 입력 데이터에 포함된다.

배치되는 절차는 도 7과 도 8에 도시된 바와 같이 우선 노반(E100, E200)을 배치하고(S30), 터널(E300)을 배치하고(S32), 교량(E500)을 배치한다(S31). 배치가 완료되면 도 7에 도시된 바와 같은 3차원 선로형상이 생성된다(S33). 여기서, 노반, 터널 및 교량의 배치순서는 필요에 따라 우선순위를 정하여 배치될 수 있다.

이 때, 부속물의 배치시에 터널, 교량 등의 길이와 타입등을 적용하여 배치한다.

한편, 가상선로에 배치되어야 할 부속물에 대응되는 부속물데이터가 저장되어 있지 않는 경우, 실제 노선 촬영 동영상과 사진을 통해 직접 생성하여 적용해야 한다. 이 때, 운전곡선도, 궤도부설도, 선로일람약도에 구조물에 대한 타입(터널, 교량 등)과 길이에 대한 데이터를 확인할 수 있으므로, 이를 활용하여 부속물을 생성한다.

한편, 텍스쳐는 부속물을 3차원화 시킨 후, 매핑할 때 사용된다.

각 부속물들이 배치되면 실제 도면과 비교하여 오차가 발생될 경우 입력데이터를 수정하는 과정이 진행된다(S34). 이러한 수정과정을 거쳐 3차원선로와 실제선로의 설계도면이 일치되면, 모의주행모드가 실행된다(S35).

3차원 선로의 생성이 완료되면 모의주행모드를 통해 생성된 일반철도 가상선로의 시작점부터 끝점까지 주행할 수 있으며, 주행모드에는 운행하고 있는 누적거리와 주행속도(E400)가 도 7의 하부에 도시된 것처럼 표시된다. 그리고, 도 9에 도시된 바와 같이 3차원 선로의 주행모드와 함께 표시부(210)에 실제 노선의 주행영상(A)이 함께 표시되어 3차원선로와 실제 선로와 비교하여 최종 3차원 선로의 검증을 시행한다.

최종 3차원 노선 검증시 생성된 3차원 노선과 실제 노선의 주행영상(A)과 오차가 발생할 경우(S36), 편집 모드를 실행하여(S38) 노선에 따른 데이터를 수정한다(S39).

그리고, 앞서와 같이 노반, 교량 및 터널 데이터에 수정할 부분이 있는지 다시 분석하고(S34), 모드운행모드를 다시 실행하여(S35), 생성된 3차원 노선과 실제 노선이 동일한지 판단한다(S36).

여기서, 도 10은 편집 모드를 실행하여 노선에 따른 데이터를 수정하는 과정을 도시한 도면이다. 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이 3차원 선로의 수정할 대상 구간을 선택하여 삭제, 추가 및 수정(F100)이 가능하며 이러한 작업은 마우스와 키보드와 같은 입력부(220)를 통해 진행된다. 이러한 수정은 UI(110)의 메뉴탭 또는 빠른도구실행모음을 통해 진행될 수 있다.

곡선의 곡률반경에 오차가 발생할 경우 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이 선로의 수정할 대상 구간을 선택하여 편집할 수 있다. 곡률반경의 수정방법은 마우스나 키보드를 사용하여 수정할 수 있다. 또한, 경우에 따라 도 10의 (c)에 도시된 바와 같이 철도데이터를 직접 수정할 수 도 있다(F300).

그리고, 철도데이터를 직접 수정할 경우, 도 10의 (d)에 도시된 바와 같이 수정완료된 노선의 방향을 회전하여 확인이 편리하도록 할 수 있다(F400).

한편, 도시철도의 선로를 생성할 경우, 도 4에 도시된 바와 같은 실제 선로의 선형개요도로부터 추출한 표형태의 도시철도데이터(B100)를 입력한다(S21). 도시철도데이터(B100)는 X, Y좌표 및 반경데이터를 포함한다. 이러한 도시철도데이터(B100)를 입력하면 기준길이(일례로 1M) 단위로 자동으로 중심선이 생성된다(S22). 그리고, 앞서 일반철도의 경우와 동일하게 입력데이터(C100)과 평면선로형상(C200)이 생성되면 전체 노선의 형태를 확인할 수 있다(S23).

평면선로가 생성되면 도시철도데이터(B100)에 포함된 구배의 시작점, 끝점 및 기울기를 입력하여 실행하면 도 6에 도시된 바와 같은 2차원 형태의 공간선로(D200)가 형성된다(S25). 공간선로에 구배데이터의 수정과정(S26)을 거쳐 2차원 선로를 생성한다(S27).

이하에서는 상술한 일반철도와 동일한 과정을 거쳐 3차원 선로를 생성하게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 가상선로 생성장치 및 이를 이용한 가상선로 생성방법은 실제 철도의 생성에 사용된 설계도면으로부터 IP데이터를 추출하여 사용되므로, 작업자가 수동으로 데이터를 입력하여 가상선로를 생성하는 수고로움을 없앨 수 있다. 따라서, 가상선로 생성에 소요되는 작업시간을 단축할 수 있다.

이로 인해 생성된 가상선로의 신뢰성을 높일 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 가상선로 생성장치 및 이를 이용한 가상선로 생성방법의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

100 : 가상선로 생성장치 110 : UI
111 : 메뉴탭 113 : 빠른도구실행모음
114 : 탭위젯 115 : 메인창
116 : 플로팅1 117 : 플로팅2
118 : 플로팅3 120 : 데이터저장수단
130 : 선로모델작성수단 140 : 선로모델비교수단
150 : 선로모델수정수단 160 : 모의주행수단
170 : 제어부

Claims

컴퓨터에서 실행되며, 철도 모의주행을 위한 가상선로를 생성하는 장치에 있어서,
실제 선로의 제작시 사용된 설계도면과, 실제 선로에 배치되는 다양한 부속물에 대응되는 부속물데이터가 저장되는 데이터저장수단과;
상기 설계도면으로부터 추출된 입력데이터를 기초로 가상선로의 중심선을 생성하고, 상기 중심선의 양측으로 레일을 생성하여 2차원선로를 형성하고, 상기 2차원선로에 부속물들을 배치하여 3차원선로를 형성하는 선로모델작성수단과;
입력신호를 입력받고 상기 선로모델작성수단을 통해 생성된 가상선로를 표시하는 UI와;
상기 선로모델작성수단을 통해 작성된 상기 2차원선로와 상기 3차원선로를 실제 선로와 비교하는 선로모델비교수단과;
상기 2차원선로 및 상기 3차원선로와 상기 실제 선로에 차이가 있는 경우 편집하여 차이를 수정하도록 하는 선로모델수정수단과;
상기 선로모델작성수단에서 생성된 3차원선로로 가상모의주행을 실행시키는 모의주행수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 가상선로 생성 장치.
제1항에 있어서,
상기 입력데이터는 기준길이에 대해 중심선의 양끝점에 대한 좌표값, 곡선의 시작점과 곡선의 끝점의 곡률과 곡선의 방향, 구배의 시작점과 끝점 및 기울기를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상선로 생성 장치.
실제 선로 건설시 사용된 설계도면으로부터 입력데이터를 추출하고, 상기 입력데이터를 기초로 가상선로의 중심선을 생성하는 단계와;
상기 중심선의 양측에 레일을 형성하여 평면선로를 형성하는 단계와;
상기 평면선로에 구배데이터를 적용하여 2차원선로를 형성하는 단계와;
상기 2차원선로에 노반, 교량 및 터널의 부속물을 형성하여 3차원선로를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상선로 생성방법.
제3항에 있어서,
상기 중심선을 모델링하는 단계는,
상기 입력데이터에 포함된 중심선의 양끝점에 대한 좌표값, 곡선의 시작점과 곡선의 끝점의 곡률과 곡선의 방향을 기초로 상기 중심선을 모델링하는 것을 특징으로 하는 가상선로 생성방법.
제4항에 있어서,
상기 2차원선로를 형성하는 단계는,
상기 2차원선로의 종단면 그래프를 실제 선로의 설계도면의 종단면과 비교하여 오차발생 여부를 분석하는 단계와;
상기 실제 선로의 도면의 종단면을 기준으로 상기 2차원선로의 종단면이 일치되도록 입력데이터를 수정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상선로 생성방법.
제5항에 있어서,
상기 3차원선로를 형성하는 단계는,
기저장된 노반, 교량 및 터널에 대한 모델링 데이터를 실제 선로에 노반, 교량 및 터널이 배치된 위치에 대응되게 상기 2차원선로에 적용하는 단계와;
상기 3차원선로를 실제 선로의 설계도면과 비교하여 오차여부를 분석하는 단계와;
상기 3차원선로와 상기 실제 선로의 설계도면이 일치할 때까지 반복적으로 3차원선로를 수정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상선로 생성방법.
제6항에 있어서,
상기 3차원선로에 실제이미지를 매핑하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상선로 생성방법.
제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 3차원선로를 모의주행모드에서 실행하여, 상기 3차원선로의 시작점과 끝점까지의 주행을 실제 선로의 주행 동영상과 비교하며 실제 선로와 일치여부를 최종적으로 검증하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상선로 생성방법.
제8항에 있어서,
상기 3차원선로는 일반철도와 도시철도를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상선로 생성방법.
제3항 내지 제9항에 있어서, 상기 방법을 실행하기 위한 가상선로 생성프로그램을 실행시키는 가상선로 생성프로그램 기록매체.