KR100877587B1

KR100877587B1 - 지피에스와 대차 불안정 감지센서를 이용한 열차의운행안내 및 안전운행 지원시스템

Info

Publication number: KR100877587B1
Application number: KR1020070068371A
Authority: KR
Inventors: 손강호
Original assignee: 인터콘시스템스 주식회사
Priority date: 2007-07-07
Filing date: 2007-07-07
Publication date: 2009-01-07

Abstract

본 발명은 고속고속열차 차량의 운행시 발생될 수 있는 대차의 진동을 대차 불안정 감지부가 감지하여 차량제어부에 전송하고, 위성항법장치인 GPS를 이용하여 진동의 발생위치를 운행제어부에 제공하여 고속으로 운행하는 고속열차의 안전운행이 가능하도록 한 GPS와 대차 불안정 감지센서를 이용한 열차의 운행안내 및 안전운행 지원시스템에 관한 것이다.

상기의 본 발명은,

고속으로 주행하는 중에 GPS 위성으로부터 GPS 신호를 빠르고 정확하게 수신하는 GPS 안테나와,

상기의 GPS 안테나로부터 전달되는 GPS 신호에서 위치정보를 추출하는 GPS 수신부와,

상기의 GPS 수신부를 통한 위치정보 및 차량제어부로부터 고속열차의 현재 운행상태에 따른 정보를 전달받아 현재의 위치를 실시간으로 연산하면서 운행에 따른 동작을 제어하는 운행제어부와,

상기 고속열차의 운행제어부와 열차통신 네트워크를 통하여 연결되어 고속열차의 현재 운행상태에 따른 정보를 전달하는 차량제어부와,

상기 차량제어부에 접속되어 고속열차의 현재 속도에 따른 정보를 제공하는 열차속도 감지부와,

상기 차량제어부에 접속되어 고속열차의 운행 중 불안정상태에 따른 정보를 제공하는 대차 불안정 감지부와,

상기의 운행제어부로부터 현재 운행상태에 따른 정보 및 위치정보를 전달받아 기관사 및 승객이 확인할 수 있도록 하는 운행상태 표시부와,

상기의 운행제어부로부터 전달받은 현재 운행상태에 따른 정보 및 위치정보를 무선 송수신안테나를 통하여 사령실 서버로 전송하거나 사령실 서버로부터 다른 고속열차에 대한 정보를 전송받아 상기의 운행제어부에 전달하는 열차 무선송수신부와,

상기의 송수신안테나를 통하여 고속열차로부터 전달되는 현재 운행상태에 따른 정보 및 위치정보를 사령실 서버로 전달하거나 사령실 서버로부터 전달되는 다른 고속열차에 대한 정보를 고속열차에 전송하는 서버 무선송수신부와,

상기의 서버 무선송수신부를 통하여 다수의 고속열차로부터 현재 운행상태에 따른 정보 및 위치정보를 전달받아 고속열차들의 운행에 따른 명령을 전달하는 사령실 서버들로 구성함을 특징으로 한다.

Description

지피에스와 대차 불안정 감지센서를 이용한 열차의 운행안내 및 안전운행 지원시스템{control system for safety operation of train}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전체 구성을 도시한 블록도.

도 2는 본 발명 운행제어부의 상세한 구성을 도시한 블록도.

도 3은 본 발명의 대차 불안정 감지부의 상세한 구성을 도시한 블록도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : GPS 안테나 2 : GPS 수신부

3 : 운행제어부 5 : 차량제어부

6 : 열차속도 감지부 7 : 대차 불안정 감지부

8 : 운행상태 표시부 9 : 열차 무선송수신부

100, 200 : 고속열차 300 : 사령실 서버

본 발명은 지피에스(GPS)와 대차 불안정 감지센서를 이용한 열차의 운행안내 및 안전운행 지원시스템에 관한 것으로, 상세하게는 고속열차 차량의 운행시 발생될 수 있는 대차의 진동을 대차 불안정 감지부가 감지하여 차량제어부에 전송하고, 위성항법장치인 GPS를 이용하여 진동의 발생위치를 운행제어부에 제공하여 고속으로 운행하는 고속열차의 안전운행이 가능하도록 한 GPS와 대차 불안정 감지센서를 이용한 열차의 운행안내 및 안전운행 지원시스템에 관한 것이다.

일반적으로 고속으로 주행하는 고속열차는 쾌적하고 안정적인 주행이 무엇보다 중요하며 이러한 안정주행은 차량의 특성 해석과 이를 근간으로 하는 정확한 설계와 정밀한 제작이 이루어져야만 한다.

이러한 설계 및 제작에도 불구하고 열차가 주행하는 선로의 상태, 차량의 차륜, 댐퍼, 서스팬션 그리고 열차의 사행주행 운동으로 인한 열차의 횡방향 진동 등은 고속열차의 안전운행에 영향을 미치는 요소로 작용을 한다.

종래 철도차량이 안전하게 운행할 수 있도록 하기 위한 신호제어시스템에는 자동열차정지시스템(ATS: Automatic Train Stop), 자동열차방호시스템(ATP: Automatic Train Protection), 자동열차운행제어시스템(ATC: Automatic Train Control), 자동열차운영시스템(ATO: Automatic Train Operation) 등 여러 형태가 있는데, 그 중에서 가장 오랫동안 사용되고 신뢰성면에서도 검증된 자동열차정지시스템이 대표적이다.

상기한 자동열차정지시스템은 폐색구간의 시작지점에 설치된 신호기의 상태를 자동폐색장치(ABS: Automatic Blocking System)의 계전기 조건에 따라 폐색구간으로 진입하는 철도차량측에 속도 제한 정보를 송신하고, 만약 철도차량이 제한 속도를 초과한 상태로 일정시간(약 5초) 이상 속도를 유지하게 되면 자동으로 철도차량의 제동을 체결하여 철도차량을 안전하게 정지시키도록 하였다.

상기 자동열차정지시스템은 폐색구간의 신호현시 조건에 따라 3현시, 5현시의 두 가지 형태가 있으나, 이는 모두 신호기의 상태에 해당하는 제한속도를 철도차량에 전달하기 위한 것이었다.

상기한 자동열차정지시스템은 차상에 설치되는 차상제어부 및 차상자를 구비하는 차상장치와 지상자 및 자동폐색장치를 구비하는 지상장치로 구성하였다.

상기한 차상장치의 차상자는 상시 78khz의 주파수를 발생시키다가 지상자 위를 통과하는 순간 지상자와 응동되어 신호기 현시상태에 따라 할당된 응동주파수를 수신하도록 하였다.

상기한 차상장치의 차상제어부는 차상자로부터 응동주파수를 전달받아 주파수에 따른 속도제한 코드로 변경한 후, 타코메타에 의해 수신된 현재 철도차량 속도와 비교하도록 하였다.

이때 차상제어부는 철도차량의 속도가 제한속도를 초과하게 되면 운전자에게 일정시간(약 5초) 동안 경보음을 발생시키고, 운전자에 의해 감속 등의 조치가 취해지지 않으면 제동 제어조건을 만족하는 것이므로 철도차량으로 제동신호를 보내도록 하였다.

이러한 폐색구간 신호조건에 따른 철도차량의 속도감시 및 제한은 해당 폐색구간을 벗어나 다음 폐색구간으로의 진입을 의미하는 다음 지상자의 응동주파수 수신까지 유지되며, 다음 폐색구간에 진입하는 순간 해당 폐색구간의 신호현시 상태에 따라 제한속도가 갱신되었다.

전술한 바와 같이 자동열차정지시스템은 폐색구간 진입부에 설치되는 신호기 에 따라 철도차량이 안전속도를 유지할 수 있도록 제한속도를 감시하는 것이지만, 자동열차정지장치의 내부에서 고장이 발생하게 되면 제한속도보다 높은 속도로 철도차량이 폐색구간을 진입하는 위험측 진입이 발생될 수 있는 문제점이 있었다.

그리고 자동열차정지시스템이 단일 고장에 의해 위험측으로 동작하지 않도록 하는 안전설계가 이루어지고 있으나, 이것도 또한 지상자와 차상자의 무응동으로 인해 발생되는 위험원을 근본적으로 해결할 수 없다는 문제점이 있었다.

한편, 지상에 설치된 시설물로부터 운전정보를 불연속으로 수신하여 철도차량을 제어하는 자동열차정지시스템과 유사한 자동열차방호시스템은 유럽에서 자체규격을 제정하여 널리 사용되고 있다.

상기한 자동열차방호시스템은 지상자와 차상자의 무응동을 방지하기 위해 차상제어부 내부에 지상자의 위치정보가 모두 데이터베이스 형태로 구축되어 있다.

그리하여, 지상자를 통과하는 철도차량에서 무응동이 발생하는 경우 차상제어부는 지상자의 무응동이 발생했음을 경고하게 된다.

그런데, 전술한 바와 같은 종래의 자동열차방호시스템은 철도차량의 출발 이전에 운전자가 운행구간에 대한 정보를 설정해야 하는 번거로움이 있었다.

상기 종래의 자동열차방호시스템은 차상제어부 내부에 지상설비의 위치 정보가 저장되므로, 지상시설물 변경에 따른 데이터베이스의 실시간 갱신이 어렵다는 문제점을 가지고 있다.

또한, 기존의 고속열차에서는 열차의 대차에 발생하는 횡진동을 감지하여 일정속도 이상에서 횡진동이 허용치 이상으로 발생하게 되면 고속열차의 속도를 규정 되어 있는 속도 이하로 줄여서 운행하도록 하고 있다.

이러한 대차 불안정 감지방식은 고속열차의 대차에 발생되는 횡진동을 감지할 수는 있지만 진동이 발생한 위치에 대한 정보는 갖고 있지 않기 때문에 같은 지점에서 여러 가지 이유로 인하여 진동이 계속 발생하더라도 정확한 위치를 찾아 원인을 제거하는데 어려움이 있는 실정이었다.

또한 고속열차의 상업운행에서 열차의 진동에 기인한 대차불안정으로 인하여 열차의 속도를 감속하여 주행하게 되면 이 영향이 후속 열차의 운행에도 미치게 되므로 진동발생의 원인을 근본적으로 제거해주도록 정보를 제공해줄 필요성이 대두되었다.

타 저속의 교통 시스템에는 GPS를 이용한 단순도로안내지원, 최단거리, 교통안내, 차량 위치정보 등을 적용한 사례가 많이 있으나, 고속철도차량에는 상용화되어 적용되어 있지 못하였다.

고속철도용 GPS 와 대차 불안정 감지센서를 활용한 열차 안전 운행 관리 시스템을 개발하기 위해서는 마이크로 컴퓨터(Microcomputer)의 용량 증대와 고속화에 의해 장치가 고성능화 및 다기능화, 전송 장치의 고속 대용량화에 의해 기능의 분산과 정보의 집중화, 유지 보수의 단순화, 승무원 및 승객에게도 안전에 관련된 각종 정보를 제공하는 등의 다양한 기술이 필요하여 국내에는 GPS를 이용한 고속 철도 차량에 적용한 사례는 있으나 대차 불안정 감지부와 연동, 특정지역의 진동 데이터를 데이터베이스화하여 누적 데이터를 비교 연산을 통해 선로의 이상 유무, 기상조건 공진(기계/전기적) 등 진동원을 정확하게 판단하는 시스템은 전무한 실정 이다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해소시키기 위하여 안출된 것으로, 특정 지역에서 계속적인 혹은 산발적인 진동 발생이 있음을 인지시키고 진동의 크기와 위치, 고속열차의 속도 등 진동이 일어나는 원인의 분석에 도움이 되는 정보를 제공, 고속열차의 진동원의 제거를 용이하게 함으로써 고속열차의 안전운행에 도움이 되는 GPS와 대차 불안정 감지센서를 이용한 열차의 운행안내 및 안전운행 지원시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한 본 발명은 위성항법장치로부터 수신되는 위치 정보를 기관사 화면에 현시를 해줌으로써 현재의 지리적 위치를 기관사가 파악할 수 있도록 해주고 자차의 위치와 전후 고속열차의 위치를 파악하여 고속열차 사이의 거리를 현시하여 안전거리 정보를 제공해주도록 함을 다른 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 GPS와 대차 불안정 감지센서를 이용한 열차의 운행안내 및 안전운행 지원시스템은,

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 GPS와 대차 불안정 감지센서를 이용한 열차의 운행안내 및 안전운행 지원시스템의 전체적인 구성을 도시한 것으로서,

고속으로 주행하는 중에 GPS 위성(400)으로부터 GPS 신호를 빠르고 정확하게 수신하는 GPS 안테나(1)와,

상기의 GPS 안테나(1)로부터 전달되는 GPS 신호에서 위치정보를 추출하는 GPS 수신부(2)와,

상기의 GPS 수신부(2)를 통한 위치정보 및 차량제어부(5)로부터 고속열차의 현재 운행상태에 따른 정보를 전달받아 현재의 위치를 실시간으로 연산하면서 운행에 따른 동작을 제어하는 운행제어부(3)와,

상기 고속열차의 운행제어부(3)와 열차통신 네트워크(4)를 통하여 연결되어 고속열차의 현재 운행상태에 따른 정보를 전달하는 차량제어부(5)와,

상기 차량제어부(5)에 접속되어 고속열차의 현재 속도에 따른 정보를 제공하는 열차속도 감지부(6)와,

상기 차량제어부(5)에 접속되어 고속열차의 운행 중 불안정상태에 따른 정보를 제공하는 대차 불안정 감지부(7)와,

상기의 운행제어부(3)로부터 현재 운행상태에 따른 정보 및 위치정보를 전달받아 기관사 및 승객이 확인할 수 있도록 하는 운행상태 표시부(8)와,

상기의 운행제어부(3)로부터 전달받은 현재 운행상태에 따른 정보 및 위치정 보를 무선 송수신안테나(10)를 통하여 사령실 서버(300)로 전송하거나 사령실 서버(300)로부터 다른 고속열차에 대한 정보를 전송받아 상기의 운행제어부(3)에 전달하는 열차 무선송수신부(9)와,

상기의 송수신안테나(10)를 통하여 고속열차(100)(200)로부터 전달되는 현재 운행상태에 따른 정보 및 위치정보를 사령실 서버(300)로 전달하거나 사령실 서버(300)로부터 전달되는 다른 고속열차(200)에 대한 정보를 고속열차(100)에 전송하는 서버 무선송수신부(301)와,

상기의 서버 무선송수신부(301)를 통하여 다수의 고속열차로부터 현재 운행상태에 따른 정보 및 위치정보를 전달받아 고속열차(100)(200)들의 운행에 따른 명령을 전달하는 사령실 서버(300)들로 구성한 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 운행제어부의 상세한 구성을 도시한 것으로서,

고속으로 주행하는 중에 GPS 위성(400)으로부터 수신한 GPS 신호를 GPS 안테나(1)를 통하여 전달받아 GPS 신호에서 위치정보를 추출하는 GPS 수신부(2)와,

상기의 GPS 수신부(2)를 통해 위치정보를 전달받아 현재의 위치를 실시간으로 연산하면서 GPS 신호를 수신하지 못하는 구간에서는 열차속도 감지부(6)로부터 전송되는 고속열차의 속도를 이용하여 고속열차의 위치를 연산하여 현재의 위치정보를 데이터신호로 출력하는 운행제어부(3)의 보정연산 처리장치(21)와,

상기의 보정연산 처리장치(21)로부터 현재의 위치정보 및 차량제어부(5)로부터의 고속열차의 현재 운행상태에 따른 정보에 따른 데이터신호를 전달받으면서 안정운행에 따른 동작을 제어하는 중앙처리장치(22)와,

상기 중앙처리장치(22)의 제어를 받으면서 고속열차(100)(200)의 위치정보와 시간정보에 근거하여 진동이 발생한 위치와 시각에 따른 정보의 데이터신호를 메모리(24)에 저장하는 데이터 저장부(23)와,

상기 중앙처리장치(22)의 제어를 받으면서 GPS 수신부(2)를 통하여 전달받은 위치정보에 의하여 운행상태 표시부(8)의 기관실 모니터(31)에 전자지도로 선로표시 및 운행 고속열차의 위치 등을 표시하는 동시에 정차역과 통과역, 터널, 교량, 곡선구간 등의 지형지물을 표시하면서 예보하며, 예고된 공사구간 접근시 공사구간 통보 등과 같은 사구간의 표시를 가능하도록 하는 기관실 표시구동부(25)와,

상기 중앙처리장치(22)의 제어를 받으면서 GPS 수신부(2)를 통하여 전달받은 위치정보와 연동하여 정차역 및 통과역 등에 대한 승객안내방송을 스피커로 출력하는 동시에 고속열차 속도와 현재 차량위치를 각각의 객차 내에 설치되어 있는 운행상태 표시부(8)의 열차 모니터(32)에 그래픽 지도로 표시하는 객차안내 구동부(26)와,

상기 중앙처리장치(22)의 제어를 받으면서 현재 운행상태에 따른 정보 및 위치정보를 무선 송수신안테나(10)를 통하여 사령실 서버(300)로 전송하는 무선송수신부(9)의 위치정보 송신부(27)와,

상기의 사령실 서버(300)로부터 다른 고속열차(200)에 대한 정보를 무선 송수신안테나(10)를 통하여 전송받아 운행제어부(3)의 중앙처리장치(22)에 전달하는 위치정보 수신부(28)와,

상기의 중앙처리장치(22)와 열차통신 네트워크(4)를 통하여 연결되어 열차속도 감지부(6)로부터 제공되는 고속열차의 현재 속도에 따른 정보 및 대차 불안정 감지부(7)로부터 제공되는 고속열차의 운행 중 불안정상태에 따른 정보로 이루어진 고속열차의 현재 운행상태에 따른 정보를 전달하는 차량제어부(5)들로 구성한 것이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 대차 불안정 감지부의 상세한 구성을 도시한 것으로서,

고속열차에서 발생하는 낮은 주파수의 진동을 감지하는 가속도센서(41)와,

상기 가속도센서(41)에서 발생되는 전압신호를 주파수신호로 변환하여 출력하는 신호검출부(42)와,

상기의 신호검출부(42)로부터 전달되는 주파수신호를 증폭하여 차량제어부(5)에 전달하는 차동증폭기(43)와,

상기의 대차 불안정 감지부(7)에 필요한 전원을 차량제어부(5)로부터 공급하는 전원부(44)들로 구성한 것이다.

상기와 같이 구성한 본 발명의 GPS와 대차 불안정 감지센서를 이용한 열차의 운행안내 및 안전운행 지원시스템은,

고속으로 주행하는 중에 GPS 안테나(1)는 GPS 위성(400)으로부터 GPS 신호를 빠르고 정확하게 수신하도록 한다.

GPS 수신부(2)는 상기의 GPS 안테나(1)로부터 전달되는 GPS 신호에서 위치정보를 추출하도록 한다.

운행제어부(3)는 상기의 GPS 수신부(2)를 통한 위치정보 및 차량제어부(5)로부터 고속열차의 현재 운행상태에 따른 정보를 전달받아 현재의 위치를 실시간으로 연산하면서 운행에 따른 동작을 제어하도록 한다.

차량제어부(5)는 상기 고속열차의 운행제어부(3)와 열차통신 네트워크(4)를 통하여 연결되어 고속열차의 현재 운행상태에 따른 정보를 전달하도록 한다.

상기 차량제어부(5)에 접속된 열차속도 감지부(6)는 고속열차의 현재 속도에 따른 정보를 제공하도록 한다.

상기 차량제어부(5)에 접속된 대차 불안정 감지부(7)는 고속열차의 운행 중 불안정상태에 따른 정보를 제공하도록 한다.

상기의 운행제어부(3)로부터 현재 운행상태에 따른 정보 및 위치정보를 전달받는 운행상태 표시부(8)는 기관사 및 승객이 확인할 수 있도록 한다.

상기의 운행제어부(3)로부터 전달받는 열차 무선송수신부(9)는 현재 운행상태에 따른 정보 및 위치정보를 무선 송수신안테나(10)를 통하여 사령실 서버(300)로 전송하거나 사령실 서버(300)로부터 다른 고속열차에 대한 정보를 전송받아 상기의 운행제어부(3)에 전달하도록 한다.

서버 무선송수신부(301)는 상기의 송수신안테나(10)를 통하여 고속열차(100)(200)로부터 전달되는 현재 운행상태에 따른 정보 및 위치정보를 사령실 서버(300)로 전달하거나 사령실 서버(300)로부터의 전달되는 다른 고속열차(200)에 대한 정보를 고속열차(100)에 전송하도록 한다.

상기의 서버 무선송수신부(301)를 통하여 다수의 고속열차로부터 현재 운행상태에 따른 정보 및 위치정보를 전달받는 사령실 서버(300)는 고속열차(100)(200)들의 운행에 따른 명령을 전달하도록 한다.

상기의 GPS 수신부(2)는 GPS 위성(400)으로부터 시간, 위치정보, 속도를 수신, 가공하여 시간과 차량의 위치정보, 운행속도, 진행방향 등의 정보를 운행제어부(3)에 제공하고, 대차 불안정 감지부(7)는 고속열차에 위치한 가속도센서(41)로부터 취득되는 고속열차의 진동 데이터를 차량제어부(5)를 통하여 운행제어부(3)에 제공하도록 함으로써 고속열차의 안전한 운행관리가 가능하도록 한다.

즉, 본 발명에 따른 열차의 운행안내 및 안전운행 지원시스템은 이들 데이터들을 종합, 가공하여 고속열차의 운행중에 발생되는 진동의 크기와 발생시간, 발생위치, 운행방향 등을 사령실 서버(300)에 전송한다.

사령실 서버(300)는 이러한 정보 등을 데이터베이스화한 후, 이 데이터베이스를 종합 비교하여 계속적인 혹은 산발적으로 발생되는 진동의 크기와 발생위치, 시간, 고속열차의 진행방향 등의 자료를 기반으로 하여 열차진동을 발생시키는 원인의 분석에 활용하여 열차사고를 미연에 방지할 수가 있도록 한다.

예로써 진동을 가할 수 있는 열차선로의 불량, 적절치 못한 시설물, 기상조건 등의 원인을 밝혀 제거할 수 있도록 고속열차의 안전운행에 활용되는 장치이다.

상기 운행제어부(3)의 GPS 수신부(2)는 GPS 위성(400)으로부터 위치 데이터를 수신하도록 한다.

보정연산 처리장치(21)는 GPS 신호를 수신하지 못하는 구간에서는 열차속도 감지부(6)로부터 전송되는 고속열차의 속도를 이용하여 고속열차의 위치를 연산해주도록 한다.

데이터저장부(23)는 고속열차의 위치정보에 근거하여 진동발생 관련된 정보를 발생한 시각과 발생한 위치 등의 정보를 메모리(24)에 저장하도록 한다.

상기의 보정연산 처리장치(21)로부터 현재의 위치정보 및 차량제어부(5)로부터의 고속열차의 현재 운행상태에 따른 정보에 따른 데이터신호를 전달받는 중앙처리장치(22)는 안정운행에 따른 동작을 제어한다.

상기 중앙처리장치(22)의 제어를 받는 데이터 저장부(23)는 고속열차(100)(200)의 위치정보와 시간정보에 근거하여 진동이 발생한 위치와 시각에 따른 정보의 데이터신호를 메모리(24)에 저장하도록 한다.

상기 중앙처리장치(22)의 제어를 받는 기관실 표시구동부(25)는 GPS 수신부(2)를 통하여 전달받은 위치정보에 의하여 운행상태 표시부(8)의 기관실 모니터(31)에 전자지도로 선로표시 및 운행 고속열차의 위치 등을 표시하는 동시에 정차역과 통과역, 터널, 교량, 곡선구간 등의 지형지물을 표시하면서 예보하며, 예고된 공사구간 접근시 공사구간 통보 등과 같은 사구간의 표시를 가능하도록 한다.

상기 중앙처리장치(22)의 제어를 받는 객차안내 구동부(26)는 GPS 수신부(2)를 통하여 전달받은 위치정보와 연동하여 정차역 및 통과역 등에 대한 승객안내방송을 스피커로 출력하는 동시에 고속열차 속도와 현재 차량위치를 각각의 객차 내에 설치되어 있는 운행상태 표시부(8)의 열차 모니터(32)에 그래픽 지도로 표시하도록 한다.

상기 중앙처리장치(22)의 제어를 받는 위치정보 송신부(27)는 현재 운행상태에 따른 정보 및 위치정보를 무선 송수신안테나(10)를 통하여 사령실 서버(300)로 전송하도록 한다.

상기의 사령실 서버(300)로부터 다른 고속열차(200)에 대한 정보를 무선 송수신안테나(10)를 통하여 전송받는 위치정보 수신부(28)는 운행제어부(3)의 중앙처리장치(22)에 전달한다.

상기의 중앙처리장치(22)와 열차통신 네트워크(4)를 통하여 연결된 차량제어부(5)는 열차속도 감지부(6)로부터 제공되는 고속열차의 현재 속도에 따른 정보 및 대차 불안정 감지부(7)로부터 제공되는 고속열차의 운행 중 불안정상태에 따른 정보로 이루어진 고속열차의 현재 운행상태에 따른 정보를 전달하도록 한다.

대차 불안정 감지부(7)의 가속도센서(41)는 상기 고속열차에서 발생하는 낮은 주파수의 진동을 감지하도록 한다.

상기 가속도센서(41)에서 발생되는 전압신호를 전달받는 신호검출부(42)는 주파수신호로 변환하여 출력하도록 한다.

상기의 신호검출부(42)로부터 전달되는 주파수신호를 증폭하는 차동증폭기(43)는 차량제어부(5)에 전달하도록 한다.

상기의 대차 불안정 감지부(7)에 필요한 전원은 차량제어부(5)로부터 전원부(44)에서 공급하도록 한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 GPS와 대차 불안정 감지센서를 이용한 열차의 운행안내 및 안전운행 지원시스템에 의하여서는 특정 지역에서 계속적인 혹은 산발적인 진동 발생이 있음을 인지시키고 진동의 크기와 위치, 고속열차의 속도 등 진동이 일어나는 원인의 분석에 도움이 되는 정보를 제공, 고속열차의 진동원의 제거를 용이하게 함으로써 고속열차의 안전운행에 도움이 되도록 한다.

그리고 위성항법장치로부터 수신되는 위치 정보를 기관사 화면에 현시를 해줌으로써 현재의 지리적 위치를 기관사가 파악할 수 있도록 해주고 자차의 위치와 전후 고속열차의 위치를 파악하여 고속열차 사이의 거리를 현시하여 안전거리 정보를 제공해주는 효과가 있다.

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고속으로 주행하는 중에 GPS 위성(400)으로부터 GPS 신호를 수신하는 GPS 안테나(1), 상기 GPS 안테나(1)로부터 전달되는 GPS 신호에서 위치정보를 추출하는 GPS 수신부(2), 상기 GPS 수신부(2)를 통한 위치정보 및 차량제어부(5)로부터 고속열차의 현재 운행상태에 따른 정보를 전달받아 현재의 위치를 실시간으로 연산하면서 운행에 따른 동작을 제어하는 운행제어부(3), 상기 운행제어부(3)와 열차통신 네트워크(4)를 통하여 연결되어 고속열차의 현재 운행상태에 따른 정보를 전달하는 차량제어부(5), 상기 차량제어부(5)에 접속되어 고속열차의 현재 속도에 따른 정보를 제공하는 열차속도 감지부(6), 상기 운행제어부(3)로부터 현재 운행상태에 따른 정보 및 위치정보를 전달받아 기관사 및 승객이 확인하도록 하는 운행상태 표시부(8), 상기 운행제어부(3)로부터 전달받은 현재 운행상태에 따른 정보 및 위치정보를 무선 송수신안테나(10)를 통하여 사령실 서버(300)로 전송하거나 사령실 서버(300)로부터 다른 고속열차에 대한 정보를 전송받아 상기 운행제어부(3)에 전달하는 열차 무선송수신부(9), 상기 송수신안테나(10)를 통하여 고속열차(100)(200)로부터 전달되는 현재 운행상태에 따른 정보 및 위치정보를 사령실 서버(300)로 전달하거나 사령실 서버(300)로부터 전달되는 다른 고속열차(200)에 대한 정보를 고속열차(100)에 전송하는 서버 무선송수신부(301), 상기 서버 무선송수신부(301)를 통하여 다수의 고속열차로부터 현재 운행상태에 따른 정보 및 위치정보를 전달받아 고속열차(100)(200)의 운행에 따른 명령을 전달하는 사령실 서버(300)들로 구성한 일반적인 GPS와 대차 불안정 감지센서를 이용한 열차의 운행안내 및 안전운행 지원시스템에 있어서;

현재의 위치정보에 따른 데이터신호를 전달받아 데이터 저장부(23)를 통해 메모리(24)에 저장하면서 안정운행에 따른 동작을 제어하는 일반적인 중앙처리장치(22)와,

상기 중앙처리장치(22)의 제어를 받으면서 GPS 수신부(2)를 통하여 전달받은 위치정보에 의해 운행상태 표시부(8)의 기관실 모니터(31)에 전자지도로 선로표시, 운행 고속열차의 위치, 정차역, 통과역, 터널, 교량, 곡선구간의 지형지물 및 공사구간을 표시하는 일반적인 기관실 표시구동부(25)와,

상기 중앙처리장치(22)의 제어를 받으면서 GPS 수신부(2)를 통하여 전달받은 위치정보와 연동하여 정차역, 통과역에 대한 승객안내방송, 고속열차 속도 및 현재 차량위치를 객차 내에 설치된 운행상태 표시부(8)의 열차 모니터(32)에 그래픽 지도로 표시하는 일반적인 객차안내 구동부(26)와,

상기 GPS 수신부(2)를 통해 위치정보를 전달받으면서 GPS 신호를 수신하지 못하는 구간에서는 열차속도 감지부(6)로부터 전송되는 고속열차의 속도를 이용하여 현재의 위치를 실시간으로 연산하여 현재의 위치정보를 데이터신호로 상기 중앙처리장치(22)에 출력하는 보정연산 처리장치(21)와,

상기 중앙처리장치(22)의 제어를 받으면서 현재 운행상태에 따른 정보 및 위치정보를 무선 송수신안테나(10)를 통하여 사령실 서버(300)로 전송하는 위치정보 송신부(27)와,

상기 사령실 서버(300)로부터 다른 고속열차(200)에 대한 정보를 무선 송수신안테나(10)를 통하여 전송받아 운행제어부(3)의 중앙처리장치(22)에 전달하는 위치정보 수신부(28)들로 운행제어부(3)를 구성하고;

고속열차에서 발생하는 낮은 주파수의 진동을 감지하는 가속도센서(41)와,

상기 가속도센서(41)에서 발생되는 전압신호를 주파수신호로 변환하여 출력하는 신호검출부(42)와,

상기 신호검출부(42)로부터 전달되는 주파수신호를 증폭하여 차량제어부(5)에 전달하는 차동증폭기(43)와,

상기 동작에 필요한 전원을 공급하는 전원부(44)들로 대차 불안정 감지부(7)를 구성한 것을 특징으로 하는 GPS와 대차 불안정 감지센서를 이용한 열차의 운행안내 및 안전운행 지원시스템.