KR101532960B1 - 거리 센서를 이용한 열차 위치 검지 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 거리 센서를 이용한 열차 위치 검지 시스템에 관한 것으로, 선로의 현재 위치를 표시하는 위치코드를 제공하는 지상장치와, 상기 열차의 차량에 구비되어 상기 지상장치의 위치코드를 스캔하는 거리센서를 통해 감지하여 열차의 현재위치를 판별하는 차상장치로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 선로변에 설치되는 지상장치의 위치코드를 차상에 거리센서에서 감지하여 열차의 현재위치를 판별할 수 있어 선로의 유지보수작업에 영향을 받지 않고, 지하구간 및 지상구간을 운행할 경우에도 외부조명이나 날씨 환경변화에도 강한 장점이 있다. 특히 본 발명은 바코드 형태의 위치코드가 형성되며 바코드의 검은색 부분을 관통하여 식별용 관통공을 형성함으로써 지상자를 페어로 설치하지 않아도 열차의 진행방향을 인식할 수 있어 저비용 및 고효율 위치검지 시스템을 구현하는 효과가 있다.

Description

거리 센서를 이용한 열차 위치 검지 시스템 {The system for measuring the train location using distance sensor}

본 발명은 거리 센서를 이용한 열차 위치 검지 시스템에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 선로의 유지보수작업에 영향을 받지 않고 지상자를 페어로 설치하지 않아도 열차의 진행방향을 인식할 수 있으며, 외부조명이나 날씨 환경변화에도 신뢰성있는 열차 위치 검지가 가능한 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 열차는 대단위 운송 시스템으로 고도의 안전성이 최우선적으로 확보되어야 하는 대량 운송 교통 수단으로, 열차와 승객의 안전을 확보하고 운행 효율을 높이며 운전 편리성을 향상시키기 위해 많은 장치들이 지속적으로 개발되어 왔다.

특히, 열차 운행에 있어서 열차의 위치와 이동거리의 측정 및 감시는 열차의 운행을 위해 필수적으로 이루어져야 한다.

이때, 열차의 위치 감시를 위한 것으로, 지상(地上)에 지상자인 RFID태그를 설치하고 이를 열차에서 RFID리더를 이용해 RFID태그의 위치를 인식하는 방식이 일반적이며 그 일 예로 공개특허 제10-2010-0083043호가 제안된 바 있다. 이는 알에프아이디를 이용한 열차 정보 전송 시스템 및 방법에 관한 것으로, 열차 정보 전송 시스템은 선로를 따라 설치되는 다수 개의 RFID 태그를 포함하여 이루어져, 열차시스템의 RFID 리더와 비접촉 통신을 수행하여 정보를 교환하고, 사령실시스템과 유선 통신을 수행하여 정보를 교환하는 선로시스템; 열차에 설치되며 RFID 리더를 포함하여 이루어져, 상기 선로시스템의 RFID 태그들과 비접촉 통신을 수행하여 정보를 교환하는 하나 이상의 열차시스템; 및, 원격지에 설치되며, 상기 선로시스템과 유선 통신을 수행하여 정보를 교환하는 사령실시스템;을 포함하여 구성된다.

이와 같이 지상자로서 RFID태그를 이용하는 종래 위치 검시 방식의 예는 도 1에 도시된 바와 같다. 이에 의하면 레일(1)을 지지하는 침목(2)들 사이에 고정판넬(3)을 고정하고 그 고정판넬(3)의 중간에 지상자인 RFID태그(4)를 설치하게 된다.

좀 더 상세하게 설명하면 상기 RFID태그(4)는 좌우 양측의 레일(1)들 사이에 중앙부에 설치되며, RFID태그(4)와 고정판넬(3)은 절연 및 진동 차단을 위해 절연플레이트와 방진플레이트를 사용해야 한다.

그런데, 이와 같은 RFID를 이용한 종래의 열차 위치 검지 방식의 경우 선로상의 침목위에 지상자를 설치하므로, 선로의 유지보수 작업(1종 작업 및 2종 작업)시 발생될 수 있는 지상자의 파손을 막기 위해 사전에 지상자를 탈거해야 하며, 만약 탈거하지 않고 유지보수 작업을 수행할 경우에는 지상자의 정상동작을 사전에 확인해야 하는 어려움이 있다.

또한, RFID태그는 방사각이 존재하여 차량의 속도 및 전파의 세기에 따라 위치오차가 증대되며, 열차의 진행방향을 인식하기 위해서는 서로 다른 그룹으로 구성된 지상자를 쌍(Pair)으로 설치하여야 하는 문제점이 있다.

참고문헌: 공개특허 제10-2010-0083043호

따라서, 본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 선로의 유지보수작업에 영향을 받지 않고 지상자를 페어로 설치하지 않아도 열차의 진행방향을 인식할 수 있도록 거리 센서를 이용한 열차 위치 검지 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 외부조명이나 날씨 환경변화에도 강인해 열차 위치 검지에 신뢰성을 갖는 열차 위치 검지 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은;
바코드 형태로 이루어지는 위치코드가 형성되는 표식판부와, 상기 표식판부를 상기 선로 상에 고정하는 고정부로 이루어져 선로의 현재 위치를 표시하는 위치코드를 제공하는 지상장치와, 열차의 차량에 구비되어 표식판부의 위치코드를 스캔하는 레이저방식의 거리센서와, 상기 거리센서에서 스캔한 위치코드에 관한 감지신호를 메모리에 데이터베이스화된 위치코드값과 비교하여 열차의 현재 위치를 판별하는 차상분석기를 포함하여 구성되는 차상장치로 구성되되, 상기 위치코드는 바코드의 검은색 부분을 관통하여 형성된 식별용 관통공을 포함하여 구성되고, 상기 표식판부의 형상은 비대칭으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

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또한, 상기 차상장치는 표식판부에 고압의 에어를 분사하여 표식판부에 붙은 이물질을 제거하도록 하는 공기분사장치를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

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또한, 상기 차상분석기는 차상제어기로 열차의 위치정보를 전송하며, 상기 차상제어기는 원격지의 중앙관제센터로 상기 위치정보를 전송하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 지상장치는 선로변에 설치되고, 상기 거리센서는 차량의 전두부 및 후두부 측면에 하나씩 설치되는 것을 특징으로 한다.

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본 발명에 따르면, 선로변에 설치되는 지상장치의 위치코드를 차상에 거리센서에서 감지하여 열차의 현재위치를 판별할 수 있어 선로의 유지보수작업에 영향을 받지 않고, 지하구간 및 지상구간을 운행할 경우에도 외부조명이나 날씨 환경변화에도 강한 장점이 있다.

특히, 본 발명은 바코드 형태의 위치코드가 형성되며 바코드의 검은색 부분을 관통하여 식별용 관통공을 형성함으로써 지상자를 페어로 설치하지 않아도 열차의 진행방향을 인식할 수 있어 저비용 및 고효율 위치검지 시스템을 구현하는 효과가 있다.

아울러, 본 발명에 따른 거리센서를 이용한 열차 위치 검지는 영상기반 열차위치 검지시스템 등과 혼용하면 더욱 안정성 있고 정밀한 위치 검지가 가능하다.

도 1은 종래 열차 위치 검지 방식을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 거리 센서를 이용한 열차 위치 검지 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 거리 센서를 이용한 열차 위치 검지에 따른 신호 검출 예를 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 거리 센서를 이용한 열차 위치 검지 시스템을 첨부한 도면을 참고로 하여 이하 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도 2 및 도 3을 참고로 본 발명에 따른 거리 센서를 이용한 열차 위치 검지 시스템은 지상자로서 RFID를 이용하여 위치를 감지할 경우 발생 가능한 방사각과 차량의 속도 및 전파의 세기에 따른 위치 오차의 증대 문제점을 개선하기 위해 거리 센서를 이용한다.

이와 같은 본 발명에 따른 거리 센서를 이용한 열차 위치 검지 시스템은 열차가 이동하는 지상의 선로(線路)변에 설치되며 선로의 현재 위치를 표시하는 위치코드를 제공하는 지상장치(100)와, 상기 열차의 차량에 구비되어 상기 지상장치(100)의 위치코드를 스캔 및 분석하여 열차의 현재위치를 판정하는 차상장치(200)로 구성된다.

이때, 상기 지상장치(100)는 바코드와 유사한 형태로 이루어져 현재 위치에 관한 위치코드(112)가 형성되는 표식판부(110)와, 상기 표식판부(110)를 상기 선로 변에 고정하는 고정부(120)로 이루어진다.

또한, 상기 차상장치(200)는 상기 표식판부(110)의 위치코드(112)를 스캔하는 거리센서(210)와, 상기 거리센서(210)에서 스캔한 위치코드에 관한 감지신호를 분석하여 열차의 현재 위치를 판별하는 차상분석기(220)로 구성된다.

이하, 본 발명을 구성하는 각각의 구성을 좀 더 구체적으로 설명한다.

상기 지상장치(100)는 표식판부(110)와 그 표식판부(110)를 지상에 고정하는 고정부(120)로 이루어진다. 이때, 상기 표식판부(110)는 차상장치(200)를 구성하는 거리센서(210)에서 인식이 가능하도록 바코드와 유사한 형태의 위치코드(112)가 형성된다.

이때, 상기 표식판부(110)는 판 형상으로 이루어지며, 위치코드(112)는 바코드 형태로 이루어지는데, 바코드의 검은색 부분을 관통하여 식별용 관통공(112a)을 형성함으로써 거리센서(210)에서 위치코드를 감지하여 감지신호를 출력한다.

이와 같이 표식판부(110)의 위치코드(112)가 식별용 관통공(112a)을 가짐에 따라 열차가 상행 또는 하행하는 경우 위치코드(112)의 스캔 방향에 따라 위치코드의 값이 다르게 검출되므로 열차의 현재 위치뿐만 아니라 주행 방향도 판별할 수 있다.

예를 들어 상기 위치코드가 도 3의 바코드 예에 도시된 바와 같이 "809223530019"이라고 인식될 수 있다면 상행하는 차량은 "809223530019"로 그대로 인식하지만, 하행하는 차량은 그 "809223530019"의 역순인 "910035322908""로 인식하게 된다. 이와 같이 동일한 위치에서 위치코드(112)의 인식 방향에 따라 열차의 주행 방향 판별이 가능해진다.

물론, 1개의 지상장치(100)를 이용해 열차방향이 하행인지 상행인지 구분이 가능하도록 하기 위해서는 표식판부(110)의 형상을 비대칭으로 설계함으로써 센서부에서 표식판부(110)를 인식하는 순서를 분석시 열차방향이 하행인지 상행인지 구분할 수 있도록 함도 가능하다.

이와 같은 표식판부(110)는 일반적으로 직사각형의 판넬 형상으로 제작될 수 있지만, 필요에 따라 원판형 삼각형 등과 같은 다양한 형상으로 제작될 수 있다.

또한, 상기 표식판부(110)는 열차의 상행 또는 하행시에 모두 식별이 가능하도록 하기 위해 선로변에 설치되면서도 그 위치코드(112)가 형성된 표식면이 레일과 직교하도록 설치한다. 즉, 지상장치(100)를 선로상이 아닌 선로변에 설치함으로써 선로의 유지보수 작업에 영향을 받지 않으며 열차운행에 지장을 주지 않고 손쉽게 설치할 수 있다.

그리고, 상기 표식판부(110)는 강풍에 견딜 수 있도록 금속재질로 제작함이 바람직하며, 상기 표식판부(110)는 바아 형상으로 이루어지는 고정부(120)의 상단에 일체로 고정되며, 상기 고정부(120)의 하단부는 선로변에 고정된다.

한편, 상기 차상장치(200)는 열차에 설치되는 것으로, 위치코드(112)를 스캔하는 거리센서(210)와, 열차의 현재 위치 및 방향을 판별하는 차상분석기(220)로 구성된다.

이때, 상기 지상장치(100)가 선로변에 설치됨에 따라 거리센서(210)는 열차의 차량 하부가 아닌 차량의 전두부 및 후두부 측면에 각각 하나씩 설치됨이 바람직하다.

상기 거리센서(210)는 직진성이 강한 레이저방식의 거리센서를 사용하여 기존 RFID 방식이 가지는 방사각에 의한 위치오차 발생문제를 해결한다. 또한, 표식판부(110) 상의 동일한 표시값에 대해 열차의 주행 속도에 따라 거리센서(210)에서 출력되는 펄스의 폭이 달라지는 것을 해결하기 위해 처음 또는 마지막에 인식되는 코드는 설정된 크기로 하여 이를 활용함으로써 차상분석기(220)에서 그 배율을 조정할 수 있도록 한다.

그리고, 상기 거리센서(210)를 사용함으로써 외부조명 및 비, 안개 등의 환경변화에 상관없이 표식판부(110)를 인식할 수 있지만, 폭설이 내리는 경우에는 표식판부(110)가 눈으로 덮히거나 또는 거리센서(210)의 오동작이 발생할 수 있어 표식판부(110)를 인식하기 전에 고압의 에어를 표식판부(110)에 분사하여 표식판부(110)에 붙은 이물질을 제거하도록 열차에 별도의 공기분사장치 등을 구비함이 바람직하다.

상기 차상분석기(220)는 위치코드값이 데이터베이스화된 상태로서 상기 거리센서(210)가 상기 표식판부(110)의 위치코드(112)를 스캔하여 감지신호가 입력되면 이를 메모리(미도시됨)에 데이터베이스화된 위치코드값과 비교하여 열차의 현위치를 계산한다.

이와 같은 차상분석기(220)는 거리센서(210)에서 출력되는 아날로그 형태의 감지신호를 디지털 데이터 형태로 변환하는 A/D컨버터를 거쳐 디지털 형태의 데이터로 변환한 값을 입력받아 데이터베이스화된 위치코드값과 비교하여 열차의 현위치를 계산하게 된다.

한편, 상기 차상분석기(220)는 현재의 열차 위치를 판별하는 기능을 하는 것으로, 차량의 운행을 통합적으로 감시 및 제어하는 차상제어기(300)로 열차의 위치정보를 전송하게 되며, 그에 따라 상기 차상제어기(300)는 원격지의 중앙관제센터(400)로 현 열치의 위치정보를 전송해 줌으로서 복수의 열차에 관한 종합적인 감시 및 통제가 이루어진다.

이하, 도 2 및 도 3을 참고로 본 발명에 따른 거리 센서를 이용한 열차 위치 검지 시스템을 이용한 열차 위치의 검출 과정을 설명한다.

선로의 현재 위치를 표시하는 위치코드(112)가 형성되는 표식판부(110)를 갖는 지상장치(100)는 열차가 이동하는 지상의 선로(線路)변에 일정 간격 또는 주요 지점에 설치된다.

이와 같은 상태에서 열차가 주행하게 되면 열차에 설치된 거리센서(210)를 통해 식별가능한 표식판부(110)의 위치코드(112)를 스캔하게 된다.

이 경우 상기 거리센서(210)에서 스캔한 위치코드에 관한 감지신호는 아날로그 형태의 감지신호로서, 이는 A/D컨버터를 거쳐 디지털 데이터 형태로 변환되어 차상분석기(220)로 입력된다.

이에 따라 상기 차상분석기(220)는 통상의 산업용 컴퓨터로 이루어질 수 있는 것으로 자체 메모리에 데이터베이스화된 위치코드값과 비교를 통해 열차의 현 위치를 계산하게 된다. 이 경우 거리센서(210)에서 감지된 위치정보의 스캔 방향에 따라 그 열차의 주행 방향도 판별할 수 있다.

따라서, 선로의 유지보수작업에 영향을 받지 않고, 지상자를 페어로 설치하지 않아도 열차의 진행방향을 인식할 수 있으므로 열차의 위치 인식을 위한 시스템 구성을 저비용으로 구현할 수 있고, 도시철도차량이 지하구간 및 지상구간을 운행할 경우에도 외부조명이나 날씨 환경변화에도 강인한 열차 위치 검지 시스템의 구현이 가능하다.

아울러, 본 발명을 영상기반 열차위치 검지 시스템과 혼용하면 보다 안정성 있고 정밀한 일차 위치 검지 시스템으로 활용 가능하다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능한 것으로, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 지상장치 110: 표식판부
112: 위치코드 120: 고정부
200: 차상장치 210: 거리센서
220: 차상분석기 300: 차상제어기
400: 중앙관제센터

Claims (9)

1. 바코드 형태로 이루어지는 위치코드가 형성되는 표식판부와, 상기 표식판부를 상기 선로 상에 고정하는 고정부로 이루어져 선로의 현재 위치를 표시하는 위치코드를 제공하는 지상장치와,
   열차의 차량에 구비되어 표식판부의 위치코드를 스캔하는 레이저방식의 거리센서와, 상기 거리센서에서 스캔한 위치코드에 관한 감지신호를 메모리에 데이터베이스화된 위치코드값과 비교하여 열차의 현재 위치를 판별하는 차상분석기를 포함하여 구성되는 차상장치로 구성되되,
   상기 위치코드는 바코드의 검은색 부분을 관통하여 형성된 식별용 관통공을 포함하여 구성되고,
   상기 표식판부의 형상은 비대칭으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 거리 센서를 이용한 열차 위치 검지 시스템.
   
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3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서,
   상기 차상장치는 표식판부에 고압의 에어를 분사하여 표식판부에 붙은 이물질을 제거하도록 하는 공기분사장치를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 거리 센서를 이용한 열차 위치 검지 시스템.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 차상분석기는 차상제어기로 열차의 위치정보를 전송하며, 상기 차상제어기는 원격지의 중앙관제센터로 상기 위치정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 거리 센서를 이용한 열차 위치 검지 시스템.
   
8. 제 1항에 있어서,
   상기 지상장치는 선로변에 설치되고, 상기 거리센서는 차량의 전두부 및 후두부 측면에 하나씩 설치되는 것을 특징으로 하는 거리 센서를 이용한 열차 위치 검지 시스템.
   
9. 삭제

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