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KR101396570B1 - 전력선 통신을 이용한 철도 차량 간 분리 감지 시스템 및 방법 - Google Patents

전력선 통신을 이용한 철도 차량 간 분리 감지 시스템 및 방법 Download PDF

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KR101396570B1
KR101396570B1 KR1020110131052A KR20110131052A KR101396570B1 KR 101396570 B1 KR101396570 B1 KR 101396570B1 KR 1020110131052 A KR1020110131052 A KR 1020110131052A KR 20110131052 A KR20110131052 A KR 20110131052A KR 101396570 B1 KR101396570 B1 KR 101396570B1
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South Korea
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vehicle
signal
separation
plc
power line
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안승호
김철수
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곽영규
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Abstract

전력선 통신을 이용한 철도 차량 간 분리 감지 시스템 및 방법을 제공한다. 전력선 통신을 이용한 철도 차량 간 분리 감지 장치는, 제 1 차량에서 발생되는 분리 감지 신호를 수신하고, 상기 수신된 분리 감지 신호에 기초하여 상기 제 1 차량과 제 2 차량의 분리를 확인하는 분리 감지부; 및 상기 제 1 차량과 상기 제 2 차량의 분리에 대한 알림 신호를 출력하는 알람 발생부;를 포함하며, 상기 분리 감지부는 상기 분리 감지 신호는 상기 제 1 차량 및 상기 제 2 차량이 운행되는 선로를 통하여 상기 제 1 차량으로부터 수신한다.

Description

전력선 통신을 이용한 철도 차량 간 분리 감지 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING ISOLATION BETWEEN RAILROAD CARS USING POWER LINE COMMUNICATION}
본 발명은 전력선 통신(Power line communication, PLC)를 이용한 철도 차량 간 분리 감지 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 철도의 선로를 통하여 열차의 차량 간에 데이터를 송수신함으로써 철도 차량 간의 분리를 감지할 수 있는 전력선 통신을 이용한 철도 차량 간 분리 감지 시스템 및 방법에 관한 것이다.
열차는 운영의 형태에 따라 객차와 화차로 구분할 수 있다. 그 중에 화차는 다수로 연결되어 길게 편성되는 경우가 많으며 여러 종류의 화물을 수송하는데 이용된다. 특히, 산악 지역을 운행하는 화물 차량의 경우 굴곡이 심한 곡선의 선로를 자주 통과하게 되며, 단선의 선로 구간에서는 분기기를 자주 통과하게 된다. 이때 후미의 차량이 이탈되거나 차량 간의 연결기가 분리되는 경우가 종종 발생하게 된다. 따라서 기관사는 후미의 차량이 안전하게 연결되어 운행되고 있는지를 수시로 확인하여야 한다.
종래의 차량 분리를 확인하는 방법으로는 차량의 후방에 RFID 센서를 부착하고, RFID 센서를 통하여 분리를 확인하고 기관실에 분리 여부를 제공하는 방법이 이용되었으나, RF를 이용하는 경우에는 일정 거리 이상으로 열차가 떨어져야 분리 여부를 알 수 있기 때문에 기관사가 즉시 대처하기 힘든 문제가 있었다. 나아가, 후속 열차가 전방의 선행 열차에서 분리된 차량이 접근하는 것을 효과적으로 감지하기 힘든 문제가 있었다.
본 발명의 일부 실시예는, 선로를 통한 전력선 통신을 이용하여 열차의 분리를 감지할 수 있는, 전력선 통신을 이용한 철도 차량 간 분리 감지 시스템 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 다양한 종류의 열차에 적용할 수 있으며, 기존 차량을 구조 변경하거나 훼손하지 않고서도 철도 차량 간의 분리를 감지할 수 있는, 전력선 통신을 이용한 철도 차량 간 분리 감지 시스템 및 방법을 제공한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면은, 제 1 차량에서 발생되는 분리 감지 신호를 수신하고, 상기 수신된 분리 감지 신호에 기초하여 상기 제 1 차량과 제 2 차량의 분리를 확인하는 분리 감지부; 및 상기 제 1 차량과 상기 제 2 차량의 분리에 대한 알림 신호를 출력하는 알람 발생부;를 포함하며, 상기 분리 감지부는 상기 분리 감지 신호는 상기 제 1 차량 및 상기 제 2 차량이 운행되는 선로를 통하여 상기 제 1 차량으로부터 수신하는 것인, 전력선 통신을 이용한 철도 차량 간 분리 감지 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 분리 감지 신호는 상기 제 1 차량의 PLC(Power line communication) 통신 장치에 의해 전력선 통신 신호로 변조될 수 있다.
또한, 상기 분리 감지 신호는 상기 제 1 차량의 차체, 차축 또는 대차 중 적어도 하나를 통하여 상기 제 1 차량의 차륜으로 제공될 수 있다.
또한, 상기 제 1 차량의 PLC 통신 장치는 PLC 모뎀 및 PLC 신호 결합기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 PLC 신호 결합기는 비접촉식 PLC 신호 결합기일 수 있다.
또한, 상기 PLC 모뎀은 상기 감지 신호를 증폭하는 PLC 리피터(repeater)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 분리 감지 장치는, 상기 제 1 차량의 촬영 장치로부터 상기 제 1 차량 및 상기 제 2 차량의 연결 상태가 촬영된 영상을 수신하고, 상기 수신된 영상을 디스플레이하는 디스플레이부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 디스플레이부는, 상기 알림 신호가 출력되는 경우에 상기 수신된 영상을 디스플레이할 수 있다.
또한, 상기 알람 발생부는, 상기 알림 신호를 후속 열차의 차량에게 상기 선로를 통하여 제공하며, 상기 후속 열차의 차량에게 제공되는 알림 신호는 상기 제 1 차량의 PLC 통신 장치에 의해 전력선 통신 신호로 변조될 수 있다.
또한, 상기 분리 감지 신호는, 상기 분리 감지 신호가 생성된 시각에 대한 정보를 포함하며, 상기 분리 감지부는, 상기 분리 감지 신호를 수신한 시각 및 상기 분리 감지 신호가 생성된 시각에 기초하여, 상기 제 1 차량의 분리를 판단할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 측면은, 제 1 차량에서 발생되는 분리 감지 신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 분리 감지 신호에 기초하여 상기 제 1 차량과 제 2 차량의 거리를 산출하는 단계; 상기 산출된 거리에 기초하여 상기 제 1 차량 및 상기 제 2 차량이 분리되었는지를 판단하는 단계; 및 상기 제 1 차량과 상기 제 2 차량의 분리에 대한 알림 신호를 출력하는 단계;를 포함하며, 상기 분리 감지 신호를 수신하는 단계는, 상기 제 1 차량 및 상기 제 2 차량이 운행되는 선로를 통하여 상기 제 1 차량으로부터 상기 분리 감지 신호를 수신하는 것인, 전력선 통신을 이용한 철도 차량 간 분리 감지 방법을 제공할 수 있다.
또한, 상기 분리 감지 신호를 수신하는 단계는 상기 제 1 차량의 PLC(Power line communication) 통신 장치에 의해 전력선 통신 신호로 변조된 분리 감지 신호를 수신할 수 있다.
또한, 상기 분리 감지 신호는 상기 제 1 차량의 차체, 차축 또는 대차 중 적어도 하나를 통하여 상기 제 1 차량의 차륜으로 제공될 수 있다.
또한, 상기 제 1 차량의 PLC 통신 장치는 PLC 모뎀 및 PLC 신호 결합기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 PLC 신호 결합기는 비접촉식 PLC 신호 결합기일 수 있다.
또한, 상기 PLC 모뎀은 상기 감지 신호를 증폭하는 PLC 리피터(repeater)를 포함할 수 있다.
또한, 분리 감지 방법은, 상기 제 1 차량의 촬영 장치로부터 상기 제 1 차량 및 상기 제 2 차량의 연결 상태가 촬영된 영상을 수신하는 단계; 및 상기 알림 신호가 출력되는 경우에 상기 수신된 영상을 디스플레이하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 알림 신호를 발생하는 단계는, 상기 알림 신호를 전력선 통신 신호로 변조하고, 상기 변조된 알림 신호를 후속 열차의 차량에게 상기 선로를 통하여 제공할 수 있다.
또한, 상기 분리 감지 신호는, 상기 분리 감지 신호가 생성된 시각에 대한 정보를 포함하며, 상기 거리를 산출하는 단계는, 상기 분리 감지 신호를 수신한 시각 및 상기 분리 감지 신호가 생성된 시각에 기초하여, 상기 제 1 차량과 상기 제 2 차량의 거리를 산출할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 3 측면은, 신호 발생 장치에서 차량의 분리의 판단에 이용되는 분리 감지 신호를 생성하는 단계; 및 상기 신호 발생 장치에서 상기 차량내에 있는 PLC 통신 장치를 통하여 상기 차량과 이웃하고 있는 다른 차량에게 제공하는 단계;를 포함하며, 상기 분리 감지 신호는, 상기 분리 감지 신호가 생성된 시각 및 상기 분리 감지 신호를 생성한 차량의 식별 값을 포함하며, 상기 분리 감지 신호는, 상기 다른 차량에게 상기 철도의 선로를 통하여 전송되는 것인, 전력선 통신을 이용한 철도 차량 간 분리 감지 신호 제공 방법을 제공할 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, 철도 차량의 차체, 차륜, 차축, 대차 및 선로를 매개체로 하여 PLC(Power line communication) 통신을 할 수 있으며, 별도의 매개체(예를 들어, 전선 또는 점퍼선)를 추가하지 않고서도 철도 차량 간의 분리를 효율적으로 감지할 수 있다.
또한, 전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, 분리 감지를 위한 데이터 전송이 별도로 추가된 매개체에 의하지 않기 때문에 다양한 용도의 차량에 적용될 수 있으며, 나아가, 차량이 개량 및 변경에 관계없이 효과적으로 열차의 분리를 감지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신을 이용한 철도 차량 간 분리 감지 시스템의 전체 개요도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 발생 장치(100)의 세부 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 PLC 통신 장치(200)의 세부 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 PLC 통신 장치(300)의 세부 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 분리 감지 장치(400)의 세부 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신을 이용한 철도 차량 간 분리 감지 방법의 세부 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신을 이용한 철도 차량 간 분리 감지 시스템의 전체 개요도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신을 이용한 철도 차량 간 분리 감지 시스템은, 제 1 차량(1000), 제 2 차량(2000), 신호 발생 장치(100), PLC(Power line communication) 통신 장치(200, 300), 분리 감지 장치(400) 및 선로(4000)를 포함한다.
제 1 차량(1000)에 위치한 신호 발생 장치(100)는 차량의 분리를 감지하는데 이용되는 감지 신호를 발생시키며, 발생된 감지 신호를 제 1 차량(1000)의 PLC 통신 장치(200)를 통하여 제 2 차량(2000)에게 제공한다. 이 경우, 발생된 감지 신호는 PLC 통신 장치(200)에 의해 전력선 통신 신호로 변조될 수 있으며 변조된 감지 신호는 철도의 선로(4000)를 통하여 제 2 차량의 PLC 통신 장치(300)에게 제공될 수 있다.
또한, PLC 통신 장치(300)에게 제공된 감지 신호는 PLC 통신 장치(300)에 의해 복조되고, 복조된 감지 신호가 분리 감지 장치(400)에게 제공될 수 있다. 분리 감지 장치(400)는 수신된 감지 신호를 분석하여 제 1 차량(1000) 및 제 2 차량(2000)의 분리 여부를 판단할 수 있으며, 제 1 차량(1000) 및 제 2 차량(2000)이 분리된 경우에는 알림 신호를 발생할 수 있다.
한편, PLC 통신 장치(200)는, 예를 들어, 제 1 차량(1000)의 차체, 차축, 대차 및 차륜 중 적어도 하나를 통하여 선로(4000)로 감지 신호를 제공할 수 있으며, 차체, 차축, 대차 및 차륜은 도체로 형성될 수 있다. 또한, 차량의 차체, 차축, 대차 및 선로(4000)의 소재는 전도성 금속인 철을 포함할 수 있으며, 차량의 운행 중에 차체, 차축, 대차 및 선로(4000)는 차량의 하중에 의해 견고하게 밀착된 상태를 유지할 수 있다. 또한, 선로(4000)는 철도 신호 체계를 구성하는 궤도 회로로서 사용될 뿐만 아니라, 전차선(미도시)로부터 전력을 가압 받아 차량으로 공급할 수도 있다.
선로(4000)는 차량이 운행되는 철도의 전 구간에 걸쳐 연장될 수 있으며 한 쌍의 로드(road)로 형성될 수 있으며, 단선 또는 복선으로 형성될 수 있다. 또한, 선로(4000)가 복선으로 형성된 경우에는 주파수 분할 방식 및 시분할 방식 등의 데이터 전송 방식이 함께 이용될 수 있다. 이 경우, 하나의 선을 통하여 주파수 분할 방식의 신호가 전송되고 다른 하나의 선을 통하여는 시분할 방식의 신호가 전송될 수 있다.
선로(4000)는 나무 침목 또는 콘크리트 침목 위에 설치될 수 있으며, PLC의 데이터 송수신 매개체뿐만 아니라 폐색신호용 궤도회로, 차량의 접지 라인으로도 함께 이용될 수 있다. 또한, 선로(4000)에는 약해진 통신 신호를 증폭시켜주는 PLC 리피터가 연결될 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 발생 장치(100)에 대하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 발생 장치(100)의 세부 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 발생 장치(100)는 감지 신호 발생부(110) 및 영상 촬영부(120)를 포함한다.
감지 신호 발생부(110)는 열차의 분리를 감지하는데 이용되는 감지 신호를 생성한다. 감지 신호 발생부(110)는 열차의 식별 값 및 감지 신호 발생 시각을 포함하는 감지 신호를 생성할 수 있으며, 나아가 다양한 형식의 감지 신호를 생성할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
예를 들어, 감지 신호 발생부(110)는, 표 1에서와 같이, 2 Bytes의 STX 값, 4 Bytes의 ID 값, 2 Byte의 STU 값, 10 Bytes의 Stand Time 값, 10 Bytes의 Start Time 값 및 2 Bytes의 ETC 값을 포함하는 감지 신호 데이터를 생성할 수 있다.
STX ID STU Stand Time Start Time ETC
2Byte 4Byte 2Byte 10Byte 10Byte 2Byte
또한, 감지 신호 발생부(110)는 주기적으로 감지 신호를 발생할 수 있다. 감지 신호 발생부(110)는, 예를 들어, 10-9초의 주기로 감지 신호를 발생시킬 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
또한, 감지 신호 발생부(110)는 계속적으로 감지 신호를 발생할 수도 있다. 이 경우에는, 후술할 분리 감지 장치(400)에서 감지 신호의 수신을 주기적으로 확인할 수 있다. 예를 들어, 분리 감지 장치(400)는 10-9초의 주기로 감지 신호의 수신을 확인할 수 있다.
또한, 감지 신호 발생부(110)에 의해 발생된 데이터 신호는 PLC 통신 장치(200)에게 제공된다.
영상 촬영부(120)는 제 1 차량(1000) 및 제 2 차량(2000)의 연결 상태를 촬영하고, 촬영된 영상 신호를 PLC 통신 장치(200)에게 제공한다. 영상 촬영부(120)는 제 1 차량(1000) 및 제 2 차량(2000)이 서로 연결되는 부분을 촬영할 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 PLC 통신 장치(200)에 대하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 PLC 통신 장치(200)의 세부 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 PLC 통신 장치(200)는 데이터 송수신부(210), PLC 모뎀(220), 및 PLC 신호 결합기(230)를 포함한다.
데이터 송수신부(210)는 신호 발생 장치(100)에서 발생된 감지 신호를 수신하고 수신한 감지 신호를 후술할 PLC 모뎀(220)에게 제공한다. 데이터 송수신부(210)는 제 1 차량(1000)의 내부에 위치한 신호 발생 장치(100)에서 발생되는 감지 신호를 수신할 수 있다.
데이터 송수신부(210)는 PLC 통신 프로토콜에 대응되는 형태로 인코딩된 감지 신호를 수신하고 수신한 감지 신호를 PLC 모뎀(220)에게 제공할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 데이터 송수신부(210)는 수신한 감지 신호를 PLC 통신 프로토콜에 대응되는 형태로 인코딩하여 상기 PLC 모뎀(220)에게 전송할 수도 있다. 또한, 데이터 송수신부(210)는 수신한 감지 신호를 인코딩하지 않고 그대로 PLC 모뎀(220)에게 제공할 수도 있다.
PLC 모뎀(220)은 데이터 송수신부(210)로부터 수신된 감지 신호를 전력선 통신 신호로 변조하고 변조된 감지 신호를 PLC 신호 결합기(230)로 제공한다. PLC 모뎀(220)은 수신된 신호가 아날로그 신호인 경우에는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변조할 수 있으며, 예를 들어, FSK 방식을 사용하여 60Hz 신호에 고주파 신호를 부가하여 전력선 통신 신호로 변조(modulation)할 수 있다. 또한, PLC 모뎀(220)은 수신된 신호가 디지털 신호인 경우에는 전력선 통신에 적합한 주파수의 신호로 변조할 수 있다.
또한, PLC 모뎀(220)은 PLC 리피터(repeater)를 포함할 수 있으며, PLC 리피터를 이용하여 통신 신호를 증폭시킬 수 있다.
PLC 신호 결합기(230)는 PLC 모뎀(220)으로부터 수신된 변조된 감지 신호를 선로(4000)를 통하여 제 2 차량(2000)의 PLC 신호 결합기(330)에게 제공한다. PLC 신호 결합기(230)는 PLC 모뎀(220)으로부터 수신된 변조된 감지 신호를, 예를 들어, 제 1 차량(1000)의 차체, 차축 및 대차 중 적어도 하나를 통하여 상기 차륜으로 제공할 수 있다.
또한, PLC 신호 결합기(230)는 비접촉식 PLC 신호 결합기일 수 있으며, 이 경우에는 PLC 통신의 비접촉식 결합 방식의 개념에 따라 PLC 신호 결합기(230)는 제 1 차량(1000) 내부의 차체와 접속되어 있는 금속체(예를 들어, 파이프 형태)에는 어느 곳에나 설치될 수 있다. 예를 들어, 제 1 차량(1000)의 차륜 또는 차축에는 PLC를 위한 강선이 연결될 수 있고, 차륜 또는 차축에 연결된 강선은 PLC 신호 결합기(230)와 연결될 수 있다.
또한, 신호 발생 장치(100)에서 발생된 영상 신호도 위와 같은 방식으로 PLC 통신 장치(200)을 통하여 제 2 차량의 PLC 신호 결합기(330)에게 제공될 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 PLC 통신 장치(300)에 대하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 PLC 통신 장치(300)의 세부 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 PLC 통신 장치(300)는 데이터 송수신부(310), PLC 모뎀(320), 및 PLC 신호 결합기(330)를 포함한다.
PLC 신호 결합기(330)는 제 2 차량(2000)의 PLC 신호 결합기(230)로부터 제공되는 감지 신호를 수신하고, 수신된 감지 신호를 PLC 모뎀(320)에게 제공할 수 있다. 이 경우, PLC 신호 결합기(330)는 제 2 차량(2000)으로부터 선로, 차륜 및 차축을 통하여 전송되는 신호로부터 PLC 통신 신호를 추출할 수 있다.
PLC 모뎀(320)은 제 1 차량(1000)으로부터 제공되는 감지 신호를 PLC 신호 결합기(330)로부터 수신하고 수신된 신호를 복조(demodulation)할 수 있다. PLC 모뎀(320)은 수신된 감지 신호를 분리 감지 장치(400)가 이용할 수 있는 신호로 복조할 수 있다.
데이터 송수신부(310)는 복조된 감지 신호를 PLC 모뎀(320)으로부터 수신하여, 수신된 데이터를 분리 감지 장치(400)에게 제공한다.
또한, PLC 통신 장치(200)로부터 수신된 영상 신호도 위와 같은 방식으로 분리 감지 장치(400)에게 제공될 수 있다.
상기에서는 PLC 통신 장치(200) 및 PLC 통신 장치(300)를 각각 구별하여 설명하였지만, 이에 제한되지 않는다. PLC 통신 장치(200) 및 PLC 통신 장치(300)는 동일한 장치로서, 각각 제 1 차량(1000) 및 제 2 차량(2000)에 설치된 장치일 수 있다. 이 경우, 제 1 차량(1000)에 설치된 PLC 통신 장치는 앞서 도 3에서 설명한 PLC 통신 장치(200)의 기능을 수행하며, 제 2 차량(2000)에 설치된 PLC 통신 장치는 도 4에서 설명한 PLC 통신 장치(300)의 기능을 수행할 수 있다.
이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 분리 감지 장치(400)에 대하여 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 분리 감지 장치(400)의 세부 구성도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 분리 감지 장치(400)는 차량 분리 감지부(410), 디스플레이부(420) 및 알람 발생부(430)를 포함한다.
차량 분리 감지부(410)는 수신된 감지 신호에 기초하여 제 1 차량(1000) 및 제 2 차량(2000)의 분리를 감지한다. 차량 분리 감지부(410)는 감지 신호를 수신한 시각을 측정할 수 있으며, 감지 신호의 수신 시각을 이용하여 제 1 차량(1000) 및 제 2 차량(2000)의 분리를 확인할 수 있다.
예를 들어, 수신된 감지 신호에는 감지 신호가 발송된 시각에 관한 정보가 포함될 수 있으며, 감지 신호가 전송되는데 소요된 시간 T는 아래의 식 1과 같이 산출될 수 있다.
<식 1>
T = t2 - t1
(T: 감지신호전송의 소요시간, t2: 감지신호의 수신시각, t1: 감지신호의 발송시각)
또한, 예를 들어, 제 1 차량(1000) 및 제 2 차량(2000) 간의 거리 D는 아래의 식 2와 같이 산출될 수 있다.
<식 2>
D = T * v
(D: 열차 간의 거리, v: 감지신호의 이동속도)
또한, 차량 분리 감지부(410)는 산출된 거리 값을 제 1 차량(1000)와 제 2 차량(2000)간의 거리 값과 비교할 수 있으며, 이를 통하여 차량의 분리 여부를 확인할 수 있다.
또한, 차량 분리 감지부(410)는 차량 분리 여부를 확인하는 시간 주기를 다양하게 설정할 수 있으며, 예를 들어, 차량 분리를 감지하는 감시 시간 주기(watchdog time)를 10-9초로 설정할 수 있다. 이 경우, 예를 들어, 감지신호의 이동속도가 3 x 108 m/s라면, 30cm 단위로 열차의 분리 여부를 확인할 수가 있다.
디스플레이부(420)는 수신된 영상 신호를 디스플레이한다. 디스플레이부(420)는 제 1 차량(1000) 및 제 2 차량(2000)이 분리된 경우에 제 1 차량(1000) 및 제 2 차량(2000)의 연결 부위를 촬영한 영상을 디스플레이함으로써, 사용자가 열차의 분리 여부를 효과적으로 활용할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 디스플레이부(420)는 후술할 알람 발생부(430)에서 알림 신호가 발생된 경우에 제 1 차량(1000) 및 제 2 차량(2000)의 연결 부위를 촬영한 영상을 디스플레이할 수 있다.
알람 발생부(430)는 제 1 차량(1000) 및 제 2 차량(2000)이 분리된 경우에 열차의 분리 여부를 알리는 알람을 발생한다. 알람 발생부는()는 열차 내의 다른 차량에게 알림 신호를 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 후속 열차의 차량에게 알림 신호를 제공할 수 있다. 이 경우, 알림 신호는 PLC 통신 장치(300)에 의해 전력선 통신 신호로 변조된 이후에 선로(4000)를 통하여 다른 차량에게 제공될 수 있으며, 다른 차량에서는 PLC 통신 장치 및 PLC 모뎀을 통하여 변조된 알림 신호를 수신하고 복조할 수 있다.
이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신을 이용한 철도 차량 간 분리 감지 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신을 이용한 철도 차량 간 분리 감지 방법의 세부 흐름도이다.
단계 S600에서 제 1 차량(1000)은 감지 신호를 발생시킨다. 단계 S600에서 제 1 차량(1000)은 열차의 분리를 감지하는데 이용되는 감지 신호를 생성할 수 있다. 제 1 차량(1000)은 열차의 식별 값 및 감지 신호 발생 시각을 포함하는 감지 신호를 생성할 수 있으며, 나아가 다양한 형식의 감지 신호를 생성할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
예를 들어, 제 1 차량(1000)은, 2 Bytes의 STX 값, 4 Bytes의 ID 값, 2 Byte의 STU 값, 10 Bytes의 Stand Time 값, 10 Bytes의 Start Time 값 및 2 Bytes의 ETC 값을 포함하는 감지 신호 데이터를 생성할 수 있다.
또한, 제 1 차량(1000)은 주기적으로 감지 신호를 발생할 수 있다. 제 1 차량(1000)은, 예를 들어, 10-9초의 주기로 감지 신호를 발생시킬 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
또한, 제 1 차량(1000)는 계속적으로 감지 신호를 발생할 수도 있다. 이 경우에는, 후술할 제 2 차량(2000)에서 감지 신호의 수신을 주기적으로 확인할 수 있다. 예를 들어, 제 2 차량(2000)은 10-9초의 주기로 감지 신호의 수신을 확인할 수 있다.
단계 S602에서 제 1 차량(1000)은 선로를 통하여 감지 신호를 제 2 차량(2000)에게 제공한다. 단계 S602에서 제 1 차량(1000)은 감지 신호를 전력선 통신 신호로 변조하고 변조된 감지 신호를 PLC 신호 결합기를 통하여 제 2 차량(2000)으로 제공할 수 있다. 제 1 차량(1000)은 감지 신호가 아날로그 신호인 경우에는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변조할 수 있으며, 예를 들어, FSK 방식을 사용하여 60Hz 신호에 고주파 신호를 부가하여 전력선 통신 신호로 변조(modulation)할 수 있다. 또한, 제 1 차량(1000)은 수신된 신호가 디지털 신호인 경우에는 전력선 통신에 적합한 주파수의 신호로 변조할 수 있다. 또한, 제 1 차량(1000)은 PLC 리피터를 이용하여 통신 신호를 증폭시킬 수 있다.
단계 S602에서 제 1 차량(1000)은 감지 신호를 선로(4000)를 통하여 제 2 차량(2000)에게 제공할 수 있다. 제 1 차량(1000)의 PLC 신호 결합기는 감지 신호를, 예를 들어, 제 1 차량(1000)의 차체, 차축 및 대차 중 적어도 하나를 통하여 제 1 차량(1000)의 차륜으로 제공할 수 있으며, 차륜으로 제공된 감지 신호는 선로(4000)를 통하여 제 2 차량(2000)에게 제공될 수 있다.
단계 S604에서 제 2 차량(2000)은 제 1 차량(1000)과의 거리를 획득한다. 단계 S604에서 제 2 차량(2000)은 제 1 차량(1000)으로부터 제공되는 감지 신호를 PLC 신호 결합기(330)로부터 수신하고 수신된 신호를 복조(demodulation)할 수 있다. 제 2 차량(2000)은 감지 신호를 수신한 시각을 측정할 수 있으며, 감지 신호의 수신 시각을 이용하여 제 1 차량(1000) 및 제 2 차량(2000)의 거리를 확인할 수 있다.
제 2 차량(2000)은, 감지 신호가 제 1 차량(1000)으로부터 전송되는데 소요된 시간을 산출하고, 산출된 값을 감지 신호의 이동 속도와 곱함으로써 제 1 차량(1000) 및 제 2 차량(2000) 간의 거리를 산출할 수 있다.
단계 S606에서 제 2 차량(2000)은 제 1 차량(1000)과의 분리를 확인한다. 단계 S606에서 제 2 차량(2000)은 산출된 거리 값을 기 설정된 값과 비교할 수 있으며, 이를 통하여 차량의 분리 여부를 확인할 수 있다. 또한, 제 2 차량(2000)은 차량 분리 여부를 확인하는 시간 주기를 다양하게 설정할 수 있으며, 예를 들어, 차량 분리를 감지하는 감시 시간 주기(watchdog time)를 10-9초로 설정할 수 있다. 이 경우, 예를 들어, 감지신호의 이동속도가 3 x 108 m/s라면, 30cm 단위로 열차의 분리 여부를 확인할 수가 있다.
단계 S608에서 제 2 차량(2000)은 알람을 발생한다. 단계 S608에서 제 2 차량(2000)은 차량의 분리가 확인되는 경우에, 음향, 영상 등으로 된 알림 신호를 발생시킬 수 있다. 또한, 발생된 알림 신호는 제 1 차량(1000)에게 제공될 수 있다.
단계 S610에서 제 2 차량(2000)은 제 3 차량(3000)에게 알림 신호를 제공한다. 단계 S610에서 제 2 차량(2000)은 후속 열차에 포함된 제 3 차량(3000)에게 통하여 알림 신호를 제공할 수 있다. 이 경우, 알림 신호는 제 2 열차의 PLC 통신 장치에 의해 전력선 통신 신호로 변조된 이후에 선로(4000)를 통하여 제 3 차량(3000)에게 제공될 수 있으며, 제 3 차량(3000)에서는 PLC 통신 장치 및 PLC 모뎀을 통하여 변조된 알림 신호를 수신하고 복조할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 전력선 통신을 이용한 철도 차량 간 분리 감지 장치에 있어서,
    제 1 차량에서 발생되는 분리 감지 신호를 수신하고, 상기 수신된 분리 감지 신호에 기초하여 상기 제 1 차량과 제 2 차량의 분리를 확인하는 분리 감지부;
    상기 제 1 차량과 상기 제 2 차량의 분리에 대한 알림 신호를 출력하는 알람 발생부; 및
    상기 제 1 차량의 촬영 장치로부터 상기 제 1 차량 및 상기 제 2 차량의 연결 상태가 촬영된 영상을 수신하고, 상기 수신된 영상을 디스플레이하는 디스플레이부;
    를 포함하며,
    상기 분리 감지부는 전력선 통신을 이용하여 상기 분리 감지 신호를 수신하며, 상기 제 1 차량 및 상기 제 2 차량이 운행되는 선로를 통하여 상기 제 1 차량으로부터 상기 분리 감지 신호를 수신하는 것인, 분리 감지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 분리 감지 신호는 상기 제 1 차량의 PLC(Power line communication) 통신 장치에 의해 전력선 통신 신호로 변조된 것인, 분리 감지 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 분리 감지 신호는 상기 제 1 차량의 차체, 차축 또는 대차 중 적어도 하나를 통하여 상기 제 1 차량의 차륜으로 제공된 것인, 분리 감지 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 차량의 PLC 통신 장치는 PLC 모뎀 및 PLC 신호 결합기를 포함하는 것인, 분리 감지 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 PLC 신호 결합기는 비접촉식 PLC 신호 결합기인 것인, 분리 감지 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 PLC 모뎀은 상기 감지 신호를 증폭하는 PLC 리피터(repeater)를 포함하는 것인, 분리 감지 장치.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이부는, 상기 알림 신호가 출력되는 경우에 상기 수신된 영상을 디스플레이하는 것인, 분리 감지 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 알람 발생부는, 상기 알림 신호를 후속 열차의 차량에게 상기 선로를 통하여 제공하며,
    상기 후속 열차의 차량에게 제공되는 알림 신호는 상기 제 1 차량의 PLC 통신 장치에 의해 전력선 통신 신호로 변조된 것인, 분리 감지 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 분리 감지 신호는, 상기 분리 감지 신호가 생성된 시각에 대한 정보를 포함하며,
    상기 분리 감지부는, 상기 분리 감지 신호를 수신한 시각 및 상기 분리 감지 신호가 생성된 시각에 기초하여, 상기 제 1 차량의 분리를 판단하는 것인, 분리 감지 장치.
  11. 전력선 통신을 이용한 철도 차량 간 분리 감지 방법에 있어서,
    제 1 차량에서 발생되는 분리 감지 신호를 수신하는 단계;
    상기 수신된 분리 감지 신호에 기초하여 상기 제 1 차량과 제 2 차량의 거리를 산출하는 단계;
    상기 산출된 거리에 기초하여 상기 제 1 차량 및 상기 제 2 차량이 분리되었는지를 판단하는 단계;
    상기 제 1 차량과 상기 제 2 차량의 분리에 대한 알림 신호를 출력하는 단계;
    상기 제 1 차량의 촬영 장치로부터 상기 제 1 차량 및 상기 제 2 차량의 연결 상태가 촬영된 영상을 수신하는 단계; 및
    상기 알림 신호가 출력되는 경우에 상기 수신된 영상을 디스플레이하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 분리 감지 신호를 수신하는 단계는, 전력선 통신을 이용하여 상기 분리 감지 신호를 수신하며, 상기 제 1 차량 및 상기 제 2 차량이 운행되는 선로를 통하여 상기 제 1 차량으로부터 상기 분리 감지 신호를 수신하는 것인, 분리 감지 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 분리 감지 신호를 수신하는 단계는 상기 제 1 차량의 PLC(Power line communication) 통신 장치에 의해 전력선 통신 신호로 변조된 분리 감지 신호를 수신하는 것인, 분리 감지 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 분리 감지 신호는 상기 제 1 차량의 차체, 차축 또는 대차 중 적어도 하나를 통하여 상기 제 1 차량의 차륜으로 제공된 것인, 분리 감지 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 차량의 PLC 통신 장치는 PLC 모뎀 및 PLC 신호 결합기를 포함하는 것인, 분리 감지 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 PLC 신호 결합기는 비접촉식 PLC 신호 결합기인 것인, 분리 감지 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 PLC 모뎀은 상기 감지 신호를 증폭하는 PLC 리피터(repeater)를 포함하는 것인, 분리 감지 방법.
  17. 삭제
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 알림 신호를 발생하는 단계는, 상기 알림 신호를 전력선 통신 신호로 변조하고, 상기 변조된 알림 신호를 후속 열차의 차량에게 상기 선로를 통하여 제공하는 것인, 분리 감지 방법.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 분리 감지 신호는, 상기 분리 감지 신호가 생성된 시각에 대한 정보를 포함하며,
    상기 거리를 산출하는 단계는, 상기 분리 감지 신호를 수신한 시각 및 상기 분리 감지 신호가 생성된 시각에 기초하여, 상기 제 1 차량과 상기 제 2 차량의 거리를 산출하는 것인, 분리 감지 방법.
  20. 삭제
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