중력에 의해 구동되는 차량을 구비하는 놀이용 철도 및차량의 운동을 제어하는 방법

중력에 의해 구동되는 차량을 구비하는 놀이용 철도 및 차량의 운동을 제어하는 방법{An entertainment railroad having vehicles driven by gravity and method for controlling the movement of a vehicle}

도 1은 본 발명에 따른 철도를 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 중앙 제어장치와 차량 제어장치와의 연결을 개략적으로 도시한 도면.

도 3은 스위칭 소자와 스위치들의 할당을 개략적으로 도시한 도면.

도 4는 상기 스위칭 소자와 스위치들의 할당 예를 개략적으로 도시한 도면.

도 5는 상기 스위칭 소자와 스위치들의 할당에 대한 추가적인 가능성을 개략적으로 도시한 도면.

도 6은 도 5에 따른 상기 스위칭 소자와 상기 스위치들의 할당의 실시예를 개략적으로 도시한 도면.

도 7은 상기 노선 상과 상기 차량 상의 상기 스위칭 소자와 상기 스위치들의 배치예를 도시한 도면.

도 8은 도 7의 확대 상세도.

도 9는 도 7 및 8의 배치가 이루어지는 구간을 도시한 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 노선 1a, 1b, 1c, 1d, 1e: 구간

2: 차량 6: 스위칭 소자

7: 차량 제어장치 8: 중앙 제어장치

9: 전송/수신 안테나 13, 14, 15, 16, 17, 18: 위치

21, 22, 23, 24, 25, 26: 센서

30: 주행로 31: 주행기어

32: 로드 34: 바퀴

본 발명은 철도에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 여러 구간으로 나뉜 노선, 적어도 구간에서는 중력에 의해서만 구동되는 방식으로 상기 노선을 따라 이동하는 차량들, 중앙 제어장치, 상기 노선상의 상기 차량의 위치를 결정하기 위하여 절환하며 상기 중앙 제어장치에 연결되는 스위칭 소자를 포함하는 놀이용 철도에 관한 것이다.

본 발명은, 또한, 여러 구간으로 나뉜 노선을 따라 이동하는 적어도 하나의 차량의 이동을 제어하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 차량이 적어도 구간에서는 중력에 의해서만 구동되고, 상기 차량이 현재 놓여 있는 상기 노선의 구간이 적어도 하나의 스위칭 소자 및 적어도 하나의 스위치에 의해 검출되고, 이에 해당하는 정보가 중앙 제어장치로 전송되는 놀이기구에 관한 것이다.

이러한 놀이용 철도와 그 작동을 제어하는 방법, 특히 안전 기능을 감시하고 상기 차량의 가능한 감속을 위한 방법들은 종래기술로서 이미 알려져 있다. 이 경우, 스위치나 센서는 상기 철도에 설치되어 상기 차량이 지나갈 때 신호를 상기 중앙 제어장치로 보고한다. 그 결과, 상기 중앙 제어장치는 상기 차량이 차지하는 상기 철도의 구간과 상기 차량이 없는 구간을 검출할 수 있다. 상기 센서 또는 스위치는 케이블에 의해 상기 중앙 제어장치에 확고하게 연결되고, 상기 스위치를 작동시키는 상기 스위칭 소자는 상기 차량에 설치된다. 상기 스위치는 단자 박스를 가지거나 그 안에 설치되는 분산된 주변장치에 의해 케이블을 연결하는 방법으로 연결되어야 하며, 상기 철도가 0℃ 근처 또는 그 이하의 온도에서도 작동되어야 할 때는 가열 시스템이 필요하다. 이는 특별한 장치에 의해 예방되어야 하는 결로의 위험이 있다. 긴 케이블을 고려할 때, 상기 스위치로부터 상기 중앙 제어장치로의 데이터 전송속도는 매우 긴 길이로 연장됨에 따라 느려지고, 그 결과 반응 시간이 길어진다.

위험한 경우, 예를 들어, 두 대의 차량이 서로 너무 가까워지면, 상기 차량은 상기 철도 상에서 안전 브레이크를 작동시킴으로써 정지할 수 있을 뿐이다. 만일 철도의 구간이 변경되는 일이 발생하고, 후속 구간에 차량이 없지 않다면, 따라서 상기 중앙 제어장치는 상기 노선상에서 상기 안전 브레이크를 작동시킴으로써 상기 차량을 정지시킬 수 있을 뿐이다. 나아가, 상기 중앙 제어장치는 연속적인 대응 출발시간에 의해 상기 노선상에 있는 상기 차량들이 충분한 거리를 유지하고, "다른 차량을 따라잡지" 못하도록 보장한다.

안전과 관련된 많은 부품들(케이블, 스위치, 브레이크 등)이 상기 노선에 설 치되어 있으므로, 사고의 위험성을 증가시키는 고의적이거나 부주의로 인한 손상과 같은 심각한 위험도 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 철도를 따라 이동하는 차량의 안전과 제어성을 향상시키는 것이다.

상기 본 발명의 목적은 청구범위 제1항의 특징을 가지는 장치에 의해 달성된다.

상기 본 발명의 목적은 또한 청구범위 제13항의 특징을 가지는 방법에 의해 달성된다.

본 발명에 있어서, 스위칭 소자와 이격되어 모든 안전 관련 부품들은 철도로부터 차량으로 이동되고, 상기 차량은 제어장치를 갖도록 구성되어 필요할 때, 예를 들어 상기 중앙 제어장치와의 통신에 실패하거나 중단될 때는 언제든지 자동적으로 비상 정지를 수행할 수 있다. 나아가, 상기 차량은, 각각의 차량의 상기 제어장치는 상기 중앙 제어장치에 의해 바람직하기에는 다른 모든 차량의 위치를 알고 있으며, 적어도 바로 앞에서 운행중인 차량의 위치, 즉 상기 차량이 위치하거나 상기 차량들이 위치한 구간을 알고 있으므로, 목표 제동에 의해 자기 앞에서 운행하는 차량과의 거리를 일정하게 유지할 수 있다.

상기 노선상의 상기 스위칭 소자는 전원공급장치나 상기 중앙 제어장치와의 통신 없이도 운용될 수 있도록, 그리고 그 결과 상기 노선상의 케이블이 전체적으 로 제어되는 방식으로 내장될 수 있다. 상기 차량의 제어장치들은 안전지향적이고 무선 제어되는 버스 시스템을 통하여 순서대로 상기 중앙 제어장치와 연결될 수 있어 고도의 안전성을 제공할 수 있다(EN954 또는 IEC/EN 61508에 따른 안전 장치 부문 4).

또한, 상기 제어장치는 각각의 구간에 있는 각각의 차량의 위치가 상기 중앙 제어장치와 상기 차량의 제어장치에 의해 모두 감시되고, 상기 차량의 제어장치는 매개체, 즉 양방향 무선 연결을 통하여 계속하여 상기 중앙 제어장치와 접촉하므로, 이중 안전장치를 구비한다. 따라서 상기 무선 연결이 단절되거나 중단 또는 상기 중앙 제어장치에 의해 통신되는 상기 데이터가 상기 차량의 제어장치 내에 저장된 데이터와 일치하지 않을 때, 각각의 차량은 다른 모든 차량과 독립적으로 즉각 정지될 수 있다. 이는 상기 노선의 특정 구간에서만 상기 차량들을 정지시키는 것도 가능하다. 나아가, 상기 중앙 제어장치와 독립적인 상기 차량들은 상기 노선의 정의된 구간에서 안전 점검(신호 점검, 기능적 점검 또는 안전 브레이크 및 트리밍 브레이크(trimming brake)의 점검, 예를 들면 철도 역에서의 점검)을 수행하며, 그 결과를 상기 중앙 제어장치로 보고할 수 있다.

나머지 종속청구항들은 본 발명의 바람직한 실시예에 관한 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 놀이용 철도를 개략적으로 도시한 도면이다. 상기 놀이용 철도는 구간(1a, 1b, 1c, 1d, 1e)으로 분할된 노선(1)을 포함한다. 상기 노선 자체는 차량들(2)이 수직 또는 현수되는 방식으로 활주하거나 구르는 철도 시스템이나 다른 이 동 주행로의 예가 될 것이다. 상기 차량들 자체는 자체의 구동장치를 필요로 하지는 않는다. 나아가, 상기 노선(1)은 직선이나 곡선이 될 수 있으며, 내리막 경사로뿐만 아니라, 오르막 경사로를 구비하며, 상기 오르막 경사로는 상기 차량들이 구동 모터 없이, 즉 중력을 통해서만 항상 전진할 수 있는 방식으로 다른 것에 연속적이어야 한다. 그러나 원칙적으로, 상기 차량들이 외부의 고정 구동 수단에 의해 다시 높은 위치로 상승할 수 있는 노선부로 상기 노선이 분할될 수 있음을 알 수 있다.

상기 차량(2)용 상기 노선(1)은 상기 차량들이 출발을 위해 상승장치(4)에 의해 다시 이송되는 철도역(3)으로 이어진다.

상기한 바와 같이, 상기 노선(1)은 각각의 구간(1a 내지 1e)으로 분할되고, 스위칭 소자(6)는 상기 각각의 구간들 사이의 전환지점들에 배열된다. 상기 스위칭 소자들(6)은 센서(21 내지 26)를 가지며 상기 차량 등(2)에 할당된 스위치들이다. 따라서, 만일 차량(2)이 스위칭 소자(6)를 지나치면 상기 스위치는 구간 변경을 확인하고 이를 보드에 설치된 차량 제어장치(7)에 의해 양방향 안전 지향적인 무선 연결을 통하여 중앙 제어장치(8)에 보고한다. 따라서, 상기 차량들(2)은 전송/수신 안테나(9)를 구비하며, 상기 중앙 제어장치도 역시 전송/수신 안테나(10)를 구비한다.

마지막으로, 상기 차량들은 또한 트리밍 브레이크와 안전 브레이크를 구비한다. 상기 트리밍 브레이크는 상기 차량들의 이동속도를 조절하며, 이에 반해 상기 안전 브레이크는 상기 차량들의 비상 정지를 위해 설계된다.

도시된 실시예에서, 상기 무선 연결은, 도 2에 도시된 바와 같이, 무선 라우터(11, 12)를 구비한 양방향, 안전 지향적인 버스(BUS) 시스템이다. 상기 중앙 제어장치(8) 및 상기 차량 제어장치들(7)은 모두 상기 철도의 작동의 상응하는 고안전 수준을 보장하는 소위 내장 프로그램 안전 제어장치들(7)이다. 상기 무선 라우터(11)와 상기 전송/수신 안테나(10)를 통하여, 상기 중앙 제어장치(8)는 역시 상기 무선 라우터들(12)과 전송/수신 안테나들(9)을 구비된 상기 차량 제어장치들(7)과 계속하여 접촉된다. 이러한 영구적인 무선 연결에 의해, 상기 중앙 제어장치(8)는 항상 각각의 차량(2)의 현재 위치와 그 안전상태를 알게 된다. 마찬가지로, 각각의 차량(2)과 그 제어장치(7)는 다른 모든 차량(2)이 위치한 위치나 구간을 항상 알게 되고, 따라서 안전 임계 접근이 일어나지 않는 방식으로 상기 트리밍 브레이크의 도움으로 선행하는 차량(2)과의 거리를 자동적으로 결정할 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 사용된 스위칭 소자는 차량의 구간 변경을 나타낼 뿐 아니라 동시에 구간 변경이 현재 교차되고 있음에 관련된 정보의 특정 항목을 제공하는 일군의 송신기이다. 이는 차량 제어장치(7)가 구간 변경 정보의 부정확하거나 없는 항목을 확인할 수 있는 감시 가능성을 가지기 때문에 추가적인 안전성을 제공할 수 있다.

오직 하나의 구간 변경을 신호하는 상기 송신기들에 의해 상기 차량 제어장치는 구간 변경이 반드시 확인자를 가져야 하는 확인자(즉 번호)를 "카운트"할 수 있다. 상기 제어장치는 이를 상기 구간 번호를 위해 상기 송신기들에 의해 제공되는 상기 정보와 비교할 수 있다. 만일 일치하지 않으면, 상기 스위칭 소자들 또는 상기 노선상의 송신기들은 결함이 있거나, 이에 해당하는 상기 차량의 센서들이나 상기 차량 제어장치 자체도 결함을 가지며, 또한 예를 들어 영향을 받는 차량 및 뒤따르는 차량들의 비상 정지, 상기 스위칭 소자들, 및 스위치들 또는 상기 차량 제어장치의 감시 등과 같은 해당 대책을 수행할 수 있다.

도 3에 도시된 실시예는 송신기들의 4개의 가능한 위치들(13, 14, 15, 16)과 상기 스위칭 소자의 정밀한 확인을 가능하게 하는 점유를 개략적으로 도시한다. 상기 스위칭 소자(6) 상의 추가적인 위치들(17, 18)은, 한편으로는 스위칭 소자가 교차되고 있다는 정보(따라서 구간 변경이 현재 일어나고 있다는 정보의 항목)를 제공하지만 다른 한편으로는 상기 송신기 위치들(13 내지 16)의 점유를 정확하게 점검하는 것을 가능하게 하기 위한 소위 "트리거 기능"을 수행하는 송신기를 위한 것이다.

이는, 스위칭 소자(6)가 두 개의 송신기 군(20a, 20b), 즉 주행방향(화살표 19)에서 볼 수 있듯이, 상기 군(20a) 내의 송신기들(13, 14, 17)과 상기 군(20b) 내의 상기 송신기들(15, 16, 18)로 분할된다는 것은 도 3에서 명백히 알 수 있다.

상기 노선(1) 자체에서, 구간 변경을 위한 상기 송신기들의 상기 위치들(17, 18)은 도 4에서 예로서 도시된 바와 같이, 항상 점유된다. 도 4의 도시에서, 상기 송신기들에 의해 점유된 위치들은 해칭선으로 도시되었고, 이에 반해 상기 송신기들에 의해 점유되지 않은 위치들은 점선 경계만을 갖는 빈 칸으로 도시되었다.

위치들(13, 15와 각각 14, 16) 내의 상기 송신기들에 할당된 센서들(21, 22)은 상기 차량에 설치된다. 나아가, 상기 송신기들의 상기 위치들(17, 18)에 할당 된 센서들(23, 24, 및 25, 26)은 상기 차량에 조립된다.

차량이 화살표 방향(19)으로 상기 스위칭 소자(6)를 지나치면, 먼저 상기 센서들(25, 26)은 완전히 상기 송신기(18) 옆에 놓이자마자 상기 송신기(18)에 의해 작동된다. 이는 상기 위치들(15, 16)이 상기 송신기에 의해 점유되었는지를 상기 센서들(21, 22)에 기초하여 확인하는 상기 제어장치를 위한 트리거 신호이다. 이후, 상기 차량이 계속 이동하면, 상기 센서들(23, 24)은 상기 송신기(17)에 의해 구동되고, 이는 상기 위치들(13, 14)이 상기 송신기들에 의해 점유되었는지를 상기 센서들(21, 22)의 도움으로 확인하는 상기 제어장치용 신호이다.

도 4는 상기 위치들(13 내지 16)이 상기 송신기들에 의해 어떻게 점유될 수 있으며, 4개의 위치들이 결과적으로 다르게 점유하는 전체 16개의 가능성이 되는지에 대한 다양한 예를 도시한다. 상기 노선의 상기 구간들(1a 내지 1e)에서, 상기 위치들(17, 18)은 상기 위치들(13 내지 16)의 점유를 확인하는 상기 센서들(21, 22)용 트리거이기 때문에, 이미 설명한 바와 같이, 항상 상기 송신기들에 의해 점유된다.

상기 송신기들 용의 위치의 배치 또는 점유의 이러한 형태는, 상기 차량들이 상대적으로 빠른 속도로 상기 스위칭 소자들(6)을 지나칠 때 "읽기 오류"가 발생될 수 없으므로 고도의 안전성을 제공할 수 있다.

이러한 상황은 상기 철도역(3) 또는 상기 차량들이 상대적으로 낮은 속도로만 이동되는 상기 노선 영역에서 다르다. 도 5에 개략적으로 도시된 바와 같은 위치선정 또는 점유를 선정하는 것이 가능하다. 상기 차량에 설치되는 상기 센서들 (21 내지 26)은 이 경우에는 변경되지 않는다. 반대로, 변경된 것은 상기 2개의 위치들 또는 송신기들(17, 18) 옆의 2개의 추가적인 위치들(27, 28)이 있다는 것인 반면, 송신기용 2개의 위치들(13, 14)만은 제어 소자가 확실하게 포함되는지를 결정하기 위하여 마련된다. 이는 도 6에서 예로서 도시된 바와 같이, 상기 차량들(2)용 위치를 결정하기 위한 추가적인 가능성을 야기한다.

도 7, 8, 및 9는 차량이 현수된 방식으로 이동하는 상기 노선(1)의 주행로(30)를 도시한다. 상기 차량 자체는 도시하지 않고 상기 스위치들(29)의 상기 센서들(21 내지 26)이 고정되는 차량(2)의 주행기어(31)만을 도시하였다. 승객 반송차(의자, 객실 등)는 도시하지 않았지만 상기 주행기어(31)로부터 로드(32)에 현수된다. 상기 주행기어는 맞물리는 방식으로 현수된 8쌍의 바퀴들(34) 위에서 상기 주행로(30)를 구른다. 상기 바퀴들(34)의 쌍들은 상기 스위치들(29)의 보다 명확한 설명을 위해 도 9에서는 도시되지 않았다.

송신기들의 배치는 도 4의 상부 좌측의 실시예에 해당하며, 말하자면 상기 위치들(14, 15, 16)이 아닌 상기 위치(13)만이 상기 구간 전환 번호용 송신기에 의해 점유된다. 송신기들은 도 7 내지 9에서 상기 위치들(17, 18)에서 더 볼 수 있다. 상기 송신기들(13, 17, 18)은 장착브라켓(32)상의 상기 주행로(30)에 고정된다.

송신기들의 존재를 검출하는 상기 센서들(21 내지 26)은 상기 주행기어(31)에 고정된다.

실시예에서, 만일 다른 위치에 있어야 할 필요가 있는 존재하는 상기 송신기 들(13, 17, 18)은 물론 상기 송신기들이 주행하는 동안에 상기 센서들(21 내지 26)에 할당된 개시자들에 의해 자화되는 철 레일이므로, 상기 송신기들의 존재는 상기 센서들에 의해 검출될 수 있다.

연질의 자석 송신기들 대신에, 다른 형태의 스위칭 소자들이 사용될 수 있으며, 예를 들어 영구자석의 형태나 가벼운 반사면을 가지는 형태의 스위칭 소자들이 사용될 수 있으며, 이 경우 상기 차량의 개시자나 센서들은 물론 이에 대응하여 적합하여야 한다.

본 발명에 의하면, 철도를 따라 이동하는 차량의 안전과 제어성이 향상된다.