복수의 차량을 제어하는 주행 제어 시스템, 복수의 차량용 회로, 및 복수의 차량의 위치 모니터링 및 제어 방법

복수의 차량을 제어하는 주행 제어 시스템, 복수의 차량용 회로, 및 복수의 차량의 위치 모니터링 및 제어 방법{VIRTUAL OMNIMOVER}

본 명세서에서 기술된 청구물은 전반적으로 차량의 이동을 모니터링하는 디바이스 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 경로 상에서 차량 이동을 모니터링하는 것에 관한 것이다.

현재, 철도 또는 트랙과 같은 경로 상에서 차량 이동의 모니터링은 중앙 제어기 또는 컴퓨터를 이용하여 수행된다. 컴퓨터는 트랙 상에서 각각의 차량의 위치를 모니터링하고, 차량 간격이 사전 결정된 최소 거리 내에 있을 때 트랙 상의 모든 차량이 정지된다. 이러한 시스템은 컴퓨터에 부가하여, 트랙을 따라 각종 위치에 탑재된 다수의 센서와, 각각의 센서와 컴퓨터를 접속하는 복합 배선을 포함한다. 필수적인 컴퓨터, 복합 배선 및 다수의 센서로 인해, 시스템은 통합하기가 곤란하고 유지하는 데에는 고가이다. 다른 단점으로는 트랙 인스톨 이후의 시스템 기능을 테스트하고 증명하는 요건, 인터페이스를 트래킹하도록 차량에 대한 센서 및 타겟을 정렬하는 기술적인 과제, 최소 간격을 위반하여 충분히 심각해질 때까지 간격 문제를 감지하지 못하는 성능, 및 시스템의 유연성을 감소시키는, 추가적인 센서의 추가 없이는 간격 기준을 변경하지 못하는 성능을 들 수 있다.

따라서 중앙 제어 시스템의 비용을 감소시키고 상기한 단점을 제거할 것이 요구된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 경로 상에서 복수의 차량을 제어하는 주행 제어 시스템(a ride control system)은 경로 프로세서와, 경로 프로세서와 결합하는 양방향성 보우팅 회로(bi-directional voting circuit), 프로세서들 간의 통신 및 경로 상에서 전기 신호를 전달하는 버스 바(bus bar)를 포함한다. 복수의 차량의 각각의 차량은, 적어도 하나의 차량에 의해 지원된 차량 프로세서와, 경로 프로세서와 다른 차량 프로세서와 결합하는 보우팅 션트 릴레이(voting shunt relay)를 포함한다. 각각의 차량 프로세서는 차량의 사전 결정된 상태에 따라 각각의 션트 릴레이를 폐쇄하도록 구성되여 양방향성 보우팅 회로는 모든 다른 차량에 통지하도록 활성화된다. 차량 프로세서는 경로 상에서의 위치를 초기화하거나 유지하도록 통신을 통해 다른 차량 프로세서 또는 마스터 프로세서와 통신할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에서 경로 상에서 이동 가능한 차량에 대한 차량 제어 시스템은 적어도 일부분이 각각의 차량에 탑재되는 차량 전력공급 및 정지 시스템과, 차량 센서 시스템을 포함한다. 차량 센서 시스템은 각각의 차량에 탑재되고 차량 전력공급 및 정지 시스템과 결합된다. 차량 센서 시스템은 경로 상에서 차량이 이동하는 동안 각각의 특정의 차량의 실제 위치를 결정하고 실제 위치를 예측된 위치의 범위와 비교한다. 차량 센서 시스템은 또한 특정의 차량의 실제 위치가 예측된 위치의 범위를 벗어난 경로 상의 모든 차량을 정지시키도록 차량 전력공급 및 정지 시스템에 시그널링한다.

후술하는 상세한 설명은 첨부 도면을 참조하여 행해지며 도면에서
도 1은 경로의 일부분 상에 배치된 하나의 차량을 도시하는 도면으로서 차량이 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 제어 시스템을 포함하는 도면이고,
도 2는 도 1의 경로의 일부분의 평면을 도시하는 평면도이며,
도 3은 도 1의 차량 제어 시스템의 세부 사항을 도시하는 블록도이고,
도 4는 도 3의 차량 제어 시스템의 또 다른 세부 사항을 도시하는 블록도이며,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 경로 상에서 복수의 차량의 위치를 전력 공급하고, 정지시키며, 복수의 차량의 위치를 모니터링하는 방법을 도시하는 플로우차트이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 주행 제어 시스템을 개략적으로 도시하며,
도 7은 도 6의 주행 제어 시스템의 또 다른 세부 사항을 도시하는 도면이다.

본 발명의 일 실시예는 경로 상에서 차량들에 전력을 공급하고, 정지시키며, 차량의 위치를 모니터링하는 시스템과 방법에 관한 것이다. 특정의 일 실시예는 각각의 차량 에 그 적어도 일부분이 탑재되는 차량 전력공급 및 정지 시스템, 및 각각의 차량에 탑재되어 차량 전력공급 및 정지 시스템과 결합하는 차량 센서 디바이스를 포함한다.

도 1과 도 2를 참조하면, 복수의 주행 시스템의 차량 중 하나의 차량(10)이 도시되어 있으며, 이는 내부에 착석한 게스트(18)와 함께 바디(12), 휠(14) 및 적절한 표시부(16)를 갖는다. 차량(10)은 교차 빔(24)에 의해 지원되는 레일(22)을 포함하는 트랙(20)과 같은 경로 상에 배치된다. 버스 바 또는 전력 공급 레일(26)은 발전기(이하 기술됨)로부터 전극(28)의 수단을 통해 차량(10)에 전기 에너지를 제공한다. 휠(14)에 탑재된 디스크 브레이크(30)가 도시되어 있다.

이제 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 주행 제어 시스템을 도시하는 개략도가 (50)으로 대략적으로 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 주행 제어 시스템(50)은 다수의 회로 접속부(넘버링되지 않음)와 각각이 차량(10)(도 1)과 함께 위치하는 복수의 차량 제어 시스템(100)을 포함하는 전력 공급 레일(26)과 결합하는 경로 또는 트랙 프로세서(52)를 포함한다. 선택적인 실시예에서(도시되지 않음), 트랙 프로세서(52)는 전력 공급 레일(26)을 통하는 것이 아니라, 각각의 차량 제어 시스템(100)과의 무선 통신을 통해 통신할 수 있음이 이해될 것이다. 트랙 프로세서(52)는 프로그래밍 가능한 논리 제어기를 포함하고, 트랙 머신의 모드와 같은 트랙 기능, 정지 및 시작 기능을 모니터링하고, 페일-세이프(fail-safe) 신호를 통해 모든 트랙 스위칭 요소의 제어를 모니터링할 수 있다. 트랙 프로세서(52)와 각각의 차량 제어 시스템(100)은 트랙 머신의 모드가 트랙에 탑재된 모든 차량에 대해 안전하게 제어되는 것을 보장하도록 통신할 수 있다. 트랙 모드의 불일치가 존재하거나 또는 차량이 위치, 속도, 또는 가속 파라미터나 다른 고장 조건에 대한 범위를 벗어난 것으로 감지하면, 차량은 트랙 프로세서 및/또는 다른 차량 프로세서와 통신하여 각각의 차량(10)에 대해 정지 또는 다른 반응을 초래할 것이다.

트랙 프로세서는 경로 상에서 모든 차량이 동등하게 이격되는 것과 같이 몇몇 사전 결정된 플랜에 따라 경로 상의 각각의 차량에 대해 각각의 차량의 이상적인 위치를 결정하고 브로드캐스팅하도록 또한 구성될 수 있다. 각각의 차량은 다른 차량으로부터 그 간격을 보정하기 위해 속도를 증가시키거나 또는 브레이킹(braking)을 통해 경로 상에서의 그 위치를 동기화시키가나 가변시킬 수 있다.

도 7에서 보다 상세하게 도시된 바와 같이, 트랙 프로세서(52)는 알려진 방식으로 배치된 다수의 반도체 게이트를 포함하는 양방향성 보우팅 회로(56)(도 4)와 결합하여 접속될 수 있으며, 그 기능은 이하에서 보다 상세하게 기술되며, 복수의 차량에 의해 모니터링된 트랙 머신의 모드를 정의하도록 사용된 버스 바 제어 신호를 위한 이중 출력(58)이 접속될 수 있다. 각각의 차량 제어 시스템(100)은 션트 릴레이(66)에 전력을 공급하는 출력 스위치 제어기(64)와 트랙 프로세서(52)로부터 전송된 아날로그 및/또는 디지털 신호에 대한 입력(68)을 포함할 수 있다. 부하 저항(도시되지 않음)은, 차량의 수가 아날로그 입력(도시되지 않음)의 값에 의해 정의될 수 있도록, 트랙 프로세서(52)에 하나의 차량에 대해 알려진 부하를 제공하도록 또한 채용될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 경로 상에서 차량에 전력을 공급하고, 정지시키면, 차량의 위치를 모니터링하는 차량 제어 시스템의 일 실시예가 (100)으로 대략적으로 도시되어 있다. 이 실시예에서, 제어 시스템(100)은 프로세서(110), 메모리(112), 타이머(114), 거리/속도 센서(116) 및 차량 전력공급 및 정지 시스템(118)을 포함한다. 프로세서(110), 메모리(112), 타이머(114), 거리/속도 센서(116) 및 차량 전력공급 및 정지 시스템(118)의 일부분이 차량(10)에 위치하는 컴파트먼트(compartment)(119)에 위치할 수 있다.

프로세서(110)는 프로그래밍 가능한 논리 제어기와 같은 임의의 적절한 프로세서일 수 있다. 메모리(112)는 RAM, ROM, EPROM, 및 플래시를 포함하는 임의의 유형일 수 있으며, 이들로만 제한되지 않는다.

메모리(112)는 프로세서(110)에 대한 프로그램을 저장하고 차량(10)이 트랙(20) 상에서 운행되는 주어진 지속 기간 동안 예측된 위치의 범위에 대한 룩업 테이블을 저장할 수 있다.

타이머(114)는 차량(10)이 트랙(20) 상에서 운행되는 실제의 지속 기간을 타이밍 조정하도록 프로세서(110)에 의해 사용될 수 있는 타이밍 기능을 제공한다.

거리/속도 센서(116)는 알려진 방식으로 함께 기능하여 휠(14)에 의해 운행된 거리에 대응하는 전기 펄스를 프로세서(110)에 제공하는 자석(120) 및 자기 또는 광학 센서(122)를 포함할 수 있다. 선택적으로, 다중 권선 인코더와 같은 다른 센서가 채용될 수 있다. 거리를 결정하기 위해, 펄스가 카운트되거나, 트랙(20) 상에서의 차량(10)의 거리 및 위치를 결정하기 위한 프로세서(110)에 의해 펄스가 직접 측정될 수도 있다. 거리/속도 센서(116)는 알려진 펄스 성형 회로를 또한 포함할 수 있음이 이해될 것이다.

프로세서(110)는 소프트웨어 또는 펌웨어와 같은 임의의 적절한 수단을 통해, 차량(10)이 트랙(20) 상에서 운행되기 시작했다는 초기 신호를 시작 표시자(124)로부터 수신하고, 이후 전술한 바와 같이 트랙 상에서 차량에 대한 실제 위치를 연속적으로 또는 규칙적인 간격으로 계산하도록 구성된다. 프로세서(110)는, 예를 들어, 타이머(114)로부터의 지속 기간에 근거하여 트랙(20) 상에서의 차량(10)에 대한 예측된 위치의 범위를 룩업하고 이를 실제 위치와 비교하도록 또한 구성된다. 실제 위치가 예측된 위치의 범위를 벗어난 것에 해당하는 경우, 프로세서(110)는 라인(126)을 따라 전력공급 및 정지 시스템(118)에 신호를 전송하며, 전력공급 및 정지 시스템(118)은 이하 보다 상세하게 기술된 바와 같이, 트랙(20) 상에서의 차량(10)이 임의의 더 이상의 진행을 정지시키는 것과 더불어, 트랙 상에서 임의의 다른 차량의 진행을 정지시키도록 구성된다. 또한, 프로세서(110)는 트랙 프로세서(52)로부터의 이상적 위치를 수신하고, 그 실제 위치를 이상적 위치와 비교하며, 이하 기술된 바와 같이, 브레이킹하거나 또는 브레이킹하지 않도록 하여, 보상할 차량 속도를 증가시키도록 구성될 수 있다.

본 발명의 실시에서 사용하기 위해 적합한 전력공급 및 정지 시스템(118)의 일 실시예가 도 4에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 전력공급 및 정지 시스템(118)은 메모리(130), 전력 소스(132), 출력 스위치 제어기(64)(도 7 또한 참조), 브레이크 제어기(136) 및 차량 트랙 모니터(138)에 상호 접속된 프로세서(128)를 포함한다.

프로세서(128)는 도 3과 관련하여 앞서 기술된 프로세서(110)와 유사할 수 있거나, 또는 선택적인 일 실시예에서, 2개의 개별적인 프로세서(110 및 128) 대신에, 두 프로세서에 대해 본 명세서에서 기술된 기능을 수행하는 하나의 프로세서로서 두 프로세서가 함께 결합될 수 있음이 이해될 것이다.

마찬가지로, 메모리(130)는 앞서 기술된 메모리(112)와 유사할 수 있고 프로세서(128)를 구성하는 프로그램을 저장하도록 기능할 수 있다.

전력 소스(132)는 배터리, 발전기 또는 변압기와 같은 임의의 적절한 전력 소스일 수 있다. 선택적으로, 전력 소스(132)는 생략될 수 있고/있거나 전극(28)을 통해 수신된 전력을 변환할 수도 있다. 전력 소스(132)는 브레이크(30)(도 1)에 탑재될 수 있는 출력 스위치 제어기(64)와 브레이크 제어기(136) 모두에 전력 공급하는 충분한 전기 에너지를 제공할 수 있다.

이제 도 1 및 도 2를 참조하면, 차량 트랙 모니터(138)는 전력 공급 레일(26) 상에서 에너지 출력을 모니터링하는 임의의 적절한 디바이스일 수 있고, 에너지의 부재 시에 프로세서(128)에 통지한다. 선택적 실시예에서, 차량 트랙 모니터는 차량(10)을 구동하는 전기 모터(도시되지 않음)를 또한 포함할 수 있다. 차량 트랙 모니터(138)는 전극(28)을 통해 전력 공급 레일(26)에 접속되고 휠(14)을 통해 레일(22)에 접속된다. 발전기(30)는 전력 공급 레일(26)에 접속된 전기적으로 제어되는 회로 차단기(56)와 레일(22) 사이에 결합하여 접속될 수 있다. 통상적으로 폐쇄되는 션트 릴레이(66)(도 7 또한 참조)는 전극(28)과 휠(14) 사이에 결합될 수 있고 스위치 제어기(64)에 의해 원격으로 동작될 수 있다.

동작 시에, 프로세서(128)는 프로세서(110)로부터의 커맨드 신호에 응답하여, 브레이크 제어기(136)에 브레이크(30)를 적용하도록 통지함으로써 차량(10)의 이동을 정지시키도록, 예를 들어, 소프트웨어 또는 펌웨어를 통해 구성될 수 있다. 이와 동시에, 프로세서(128)는 션트 릴레이(66)를 폐쇄하도록 출력 스위치 제어기(64)에 통지하여 발전기(30)를 단락하고 양방향성 보우팅 회로(56)에 경고하도록 또한 구성되며, 이에 따라 각각의 차량의 차량 트랙 모니터 시스템(138)을 통해 트랙(20) 상에서 운행하는 다른 차량에게 정지가 요구된다는 것이 통지될 것이다. 프로세서(128)는 앞서 기술된 바와 같이 트랙(20) 상의 위치 에러가 식별될 때 앞서 기술된 바와 같이 보정하는데 필요한 현재의 속도를 검토하고 브레이크(30)를 적용하도록 또한 구성될 수 있다. 에러 위치가 5 피트보다 큰, 예를 들어, 사전 결정된 임계 위치보다 큰 경우, 또는 다른 차량의 5 피트 내에서 초과하는 프로세서(128)는 양방향성 보우팅 회로(56)에 경고함으로써 트랙(20) 상에서 운행하는 다른 차량에게 정지가 요구된다는 것이 통지될 것이다.

본 발명의 다른 실시예에 따라 경로 상에서 이동 가능한 복수의 차량의 위치를 모니터링하고 제어하는 방법이 도 5에서 (200)에 개략적으로 도시되어 있다. (210)에 도시된 바와 같이, 방법은 각각의 차량 상에 차량 제어 시스템의 적어도 일부분을 위치시키고, (212)에 도시된 바와 같이, 각각의 차량에 차량 센서 디바이스를 탑재하는 것을 포함한다. 방법은 (214)에 도시된 바와 같이, 각각의 차량이 경로 상에 존재하는 주어진 지속 기간 동안 경로 상에서 예측된 위치의 범위를 저장하고, (216)에 도시된 바와 같이, 차량이 경로 상에서 이동 중일 때 각각의 차량의 실제 위치를 결정하도록 각각의 차량 센서를 사용하는 것을 또한 포함한다. 또한, (218)에 도시된 바와 같이, 방법은 다수의 주어진 지속 기간 동안 각각의 차량의 실제 위치를 예측된 위치의 범위와 비교하고, (220)에 도시된 바와 같이, 임의의 실제 위치가 예측된 위치의 범위를 벗어난 모든 차량을 정지시키는 것을 포함한다.

본 명세서에서 기술된 시스템과 방법의 기술적 효과는 트랙 상에서 차량의 위치를 결정하는 것을 포함한다. 다른 기술적 효과는 위치가 예측된 위치의 범위 내에 있는지를 판정하는 것을 포함한다.

본 발명은 현재 가장 실용적이고 바람직한 실시예로 간주되는 것과 관련하여 기술되었으나, 본 발명은 본 명세서에서 개시된 실시예로 제한되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 그 대신에, 본 발명은 첨부된 특허 청구 범위의 사상 및 범위 내에 포함된 모든 각종 변형 및 균등한 배치를 포함하는 것으로 의도된다.