선형 유도 모터를 구비하는 개별 고속 수송 시스템에 있어서의 제어 및 안전 제동을 위한 방법 및 장치

선형 유도 모터를 구비하는 개별 고속 수송 시스템에 있어서의 제어 및 안전 제동을 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROL AND SAFE BRAKING IN PERSONAL RAPID TRANSIT SYSTEMS WITH LINEAR INDUCTION MOTORS}

본 발명은 속도 제어에 관한 것이며, 특히 선형 유도 모터에 의해 추진되는 소위 개별 고속 수송 시스템(Personal Rapid Transit system:이하 PRT로 지칭됨) 내의 안전 제동에 관한 것이며, 보다 구체적으로 하드웨어, 소프트웨어 및 통신상의 고장에 대해 강건한 방법 및 장치에 관한 것이다.

개별 고속 수송 시스템은 개별적인 주문형 운송 서비스를 제공하는 작은 차량을 포함한다. 본 발명은 트랙 내에(in the track) 장착된 또는 차량 상에(on-board the vehicle) 장착된 선형 유도 모터(linear induction motor: LIM)의 추진력에 의해 트랙을 따라 차륜으로 운행하는 차량을 구비하는 개별 고속 수송 시스템에 관한 것이다. 통상 각각의 차량은 3 또는 4 명의 승객을 운송한다. 그러므로, 차량은 컴팩트하고 가벼우며, 이로 인해 결국 PRT 선로(guide-way: 트랙) 구조가 통상적인 전차 또는 지하철 시스템과 같은 통상적인 철로 시스템에 비해 가볍게 된다. 그러므로, PRT 시스템의 건설 비용이 다른 해결책의 건설 비용보다 훨씬 적다. PRT 시스템은 시각적으로 영향이 보다 적고, 낮은 소음을 발생시키며 또한 국 부적인 대기 오염을 발생시키지 않으므로 보다 환경 친화적이다. 또한, PRT 역사는 기존 건물 내부에 건설될 수 있다. 이에 반해서, 운전 간격(headway)/자유 거리(free distance)가 비교적 짧게 유지될 수 있으므로, PRT 시스템의 교통 수용량은 버스와 전차와 같은 기존의 교통 수단에 비해 손색이 없다.

일반적으로 PRT 시스템은 차량들 사이의 속도 및 거리를 제어하기 위한 속도 제어 시스템을 포함한다. 하드웨어 또는 통신상의 고장, 소프트웨어 오류 및 전력 공급 실패는 차량 제어의 실패를 야기할 수 있다. 이 때문에 신뢰할 수 있고 안전한 제어 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.

하나의 실시 형태에 따르면, 전술한 그리고 그 밖의 문제들은 하나 이상의 모터를 포함하는 차량 추진 시스템을 포함하는 개별 고속 수송 시스템 내의 하나 이상의 차량이 트랙을 따라 이동할 때 하나 이상의 차량의 차량 속도를 제어하기 위한 속도 제어 시스템에 의해 해결되며, 각각의 모터는 하나 이상의 차량 중 하나의 차량을 추진하기 위한 추력을 생성하도록 구성되고, 개별 고속 수송 시스템 내의 차량 속도를 제어하기 위한 속도 제어 시스템은 하나 이상의 차량의 차량 속도를 제어하도록 차량 위치 및/또는 속도 센서로부터 수신된 하나 이상의 센서 신호에 기초하여 모터들 중 적어도 하나의 모터에 의해 생성된 추력을 제어하도록 구성된 속도 조절 서브시스템, 및 하나 이상의 차량 중 각각의 차량 내에 포함되며 또한 상기 속도 조절 서브시스템에 의한 차량 속도 제어와 무관하게 차량 상에 장착된 비상 브레이크를 작동시키도록 구성된 차량 제어 시스템을 포함한다.

일 실시예에서, 개별 고속 수송 시스템은 트랙을 따라 위치된 복수의 모터를 포함하는 인트랙(in-track) 차량 추진 시스템을 포함하며, 또한 각각의 모터는 차량이 모터의 부근에 있을 때 하나 이상의 차량 중 하나의 차량을 추진하기 위한 추력을 발생하도록 구성된 차량 속도를 제어하기 위한 속도 제어 시스템이 제공된다.

또 다른 실시예에서, 개별 고속 수송 시스템은 각각의 차량이 모터 중 적어도 하나의 모터를 포함하는 온보드(on-board) 차량 추진 시스템을 포함하는 차량 속도를 제어하기 위한 속도 제어 시스템에 제공된다. 온보드 추진력은 보다 적은 개수의 모터를 구비하여 종종 비용이 덜 들며 또한 비록 온보드 추진력이 각각의 차량으로의 동력의 전달을 요구하지만 원활한 제어를 용이하게 한다.

결과적으로, 차량 속도 및 차량간 거리의 정상적인 제어는 모터에 의해 발생된 추력을 제어하는 속도 조절 서브시스템에 의해 수행되며, 또한 모터는 트랙 내에 위치되거나 또는 각각의 차량의 보드 상에 위치된다. 이러한 제어는 차량 위치 및 속도를 검출하는 트랙 장착형 또는 차량 장착형 센서와 각각의 차량 하부의 또는 각각의 차량 상부의 LIM 또는 LIM들의 추력을 제어하기 위한 각각의 차량을 위한 속도 명령을 발생시키는 영역 제어기에 기초할 수 있다. 속도 명령은 유선 또는 무선 통신을 통해 각각의 모터 제어기로 또는 차량 장착형 차량 제어기로 송신될 수 있다.

각각의 차량은 차량 제어 시스템을 포함하며, 또한 차량 제어 시스템은 비상 브레이크, 예를 들어 선로 상에 작용하는 기계식 비상 브레이크를 제어한다. 바람직하게는, 차량 제어 시스템은 속도 조절 시스템에 의해 수행된 정상적인 속도 제어와 무관하게 작동 가능하며, 바람직하게는 동력에 대한 접근 없이 구체적으로는 선로로부터의 동력 없이 자발적으로 비상 브레이크를 작동시키도록 구성된다.

모터를 비상 제동을 위해 충분히 강하게 치수 조정하기보다는 모터를 정상적인 속도 조절을 위해 치수 조정하는 것이 충분하다는 것이 본 명세서에서 설명된 시스템의 장점이다. 심지어 몇 가지 구성 요소 또는 소프트웨어가 고장나더라도 사고를 확실하게 피할 수 있는 방식으로 작동되는 비상 브레이크 메카니즘을 시스템이 포함하는 점이 추가적인 장점이다.

구체적으로, 본 명세서 설명된 시스템이 전원과 모터를 두 배로 하는 비용을 피하는 안전 비상 제동 메카니즘을 제공하는 점이 본 명세서에서 설명된 시스템의 장점이다.

본 명세서에서 설명된 시스템이 하드웨어, 전원, 통신 및 소프트웨어의 대부분의 고장 모드에서 안전한 제동을 보장하는 점이 본 명세서에서 설명된 시스템의 추가적인 장점이다.

몇몇 실시예에서, 속도 조절 서브시스템은 하나 이상의 모터 제어기, 및 상기 센서 신호를 수신하도록 구성되면서 상기 모터 제어기가 각각의 차량의 상기 속도를 조정하게 하기 위한 속도 명령을 생성하도록 구성된 적어도 하나의 영역 제어기를 포함하며, 또한 각각의 모터 제어기는 상기 하나 이상의 모터 중 적어도 하나의 모터를 제어하도록 구성된다. 인트랙 시스템에서, 영역 제어기와 센서 사이의 그리고/또는 영역 제어기와 모터 제어기 사이에 통신이 유선 통신에 기초할 때, 특히 신뢰할 수 있는 통신이 제공된다.

바람직한 실시예에서, 비상 브레이크는 모든 것이 정상적으로 작용하는 한 사전 부하 압력에 의해 예를 들어 유압에 의해 억제되는 사전 부하식 스프링을 포함한다.

비상 브레이크 시스템과 관련된 차량으로의 통신은 통상 무선 통신에 기초한다. 그러나, 무선 통신은 고장이 날 수 있다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 차량 제어 시스템은 재귀적인 예를 들어 주기적인 OK 신호를 수신하며, 또한 신호가 사라지면 미리 정해진 지연 이후에 비상 브레이크를 작동시킨다. 짧은 지속 시간의 일시적인 교란에 의해 초래된 우발적인 제동의 위험을 줄인다는 것이 본 명세서에 설명된 시스템의 장점이다. 몇몇 실시예에서, 차량이 미리 정해진 거리 내에서 정지할 수 있도록 지연은 차량의 속도에 따라 달라진다.

또 다른 실시예에서, 차량 제어 시스템은 잔여 자유 거리를 표시하는 주기적인 메시지, 즉 차량이 얼마나 멀리 이동하는 것이 허용되는 지를 나타내는 메시지를 수신한다. 또한, 차량 제어 시스템은 자기 자신의 위치 및 속도의 트랙을 유지하며, 또한 비상 브레이크가 적용될 지 여부를 판단한다. 예를 들어, 차량은 선로 트랜스폰더(transponder) 및 휠 센서에 의해 자기 자신의 위치 및 속도를 결정할 수 있다. 차량 제어 시스템은 차량 위치 및 속도를 계산하며 또한 잔여 거리 및 현재 속도를 기초로 제동에 대한 필요성을 결정한다.

수신된 메시지는 상대적인 거리로서 직접 예를 들어 미터 또는 다른 적절한 길이 단위로 자유 거리를 표시할 수 있다. 그 대신, 수신된 메시지가 차량 전방의 자유 거리의 단부점을 표시함으로써, 차량의 정확한 위치 및 속도와 무관하면서 거리 계산 및 데이터 통신에서의 임의의 지연과 무관한 실제 자유 거리의 신뢰할 만한 표시를 제공할 수 있다. 그러나, 예를 들어 자유 거리의 단부가 도달될 때까지 현재 차량 속도에서의 이동 시간 등과 같은 자유 거리에 대한 다른 척도가 제공될 수 있다는 사실이 이해된다.

영역 제어기, 통신 또는 모터 제어기 또는 차량에 대한 무선 통신에서의 고장은 허용된 자유 거리가 연장되지 않고 차량이 정지하도록 새로운 메시지를 중단시킬 것이다. 단기간의 통신 중단에 의한 불필요한 정지의 위험을 줄인다는 것이 이러한 실시예의 장점이다.

선로 센서 고장의 영향은 차량 제어 시스템이 거리가 고정되지 않았다고 간주하기 전에 자유 트랙 거리를 표시하는 두 개의 센서를 요구함으로써 줄일 수 있다.

위치 및 속도는 또한 선로 내의 표시(marker)와 함께 하나 이상의 차량 휠 상의 센서에 의해 측정될 수도 있다.

소프트웨어 오류의 영향은 동일한 하드웨어 내에 상이한 소프트웨어 또는 상이한 소프트웨어 모듈과 함께 이중 영역 제어기, 모터 제어기 및 차량 제어기를 도입함으로써 제거될 수 있다.

차량 제어기에서 고장의 영향은 차량 제어기와 브레이크 작동기 사이에 감시기 작용을 포함시킴으로써 추가로 줄일 수 있다. 차량 제어기가 OK 신호를 송신하지 않으면, 브레이크는 미리 정해진 지연 이후에 적용될 것이다.

본 명세서에서 설명된 실시예의 유리한 효과는,

외부로부터의 동력과 명령에 따라 달라지지 않는 비상 제동을 위한 차량 기반 시스템에 의한 개선된 수준의 안전성,

확인된 자유 거리가 매번 알려지기 때문에 불필요한 제동에 대한 위험감소,

전원, 모터 및 통신 채널을 두 배로 할 필요성이 없음, 및

신뢰성 향상을 위해 구성요소도 배가될 수 있음을 포함한다.

본 발명은 전술한 그리고 후술하는 제어 시스템을 포함하는 상이한 실시 형태, 즉 차량, 개별 고속 수송 시스템 및 방법에 관한 것이며, 그들 각각은 전술한 제어 시스템과 관련하여 설명된 하나 이상의 이익 및 장점을 산출하며, 또한 전술한 시스템과 관련하여 설명된 실시예에 상응하는 하나 이상의 실시예를 갖는다.

보다 구체적으로, 또 다른 실시 형태에 따르면, 개별 고속 수송 시스템을 위한 차량이 제공되며, 개별 고속 수송 시스템은 하나 이상의 모터를 포함하는 차량 추진 시스템을 포함하고, 각각의 모터는 차량을 추진시키기 위한 추력을 발생하도록 구성되며, 또한 개별 고속 수송 시스템은 차량 내의 또는 선로 내의 위치 및/또는 속도 센서로부터 수신된 하나 이상의 센서 신호를 기초로 차량의 속도를 제어하기 위해 모터들 중 적어도 하나에 의해 발생된 추력을 제어하도록 구성된 속도 조절 서브시스템을 더 포함한다. 차량은 속도 조절 서브시스템에 의한 속도 제어와 무관하게 상기 차량에 장착된 비상 브레이크를 작동시키도록 구성되어 상기 차량 내에 포함된 차량 제어 시스템을 포함한다.

또 다른 실시 형태에 따르면, 개별 고속 수송 시스템은 제 1 항 내지 제 44 항 중 어느 한 항에 따라 정의된 바와 같은 속도 제어 시스템을 포함한다.

또 다른 실시 형태에 따르면, 하나 이상의 모터를 포함하는 차량 추진 시스템을 포함하는 개별 고속 수송 시스템 내의 하나 이상의 차량이 트랙을 따라 이동할 때 하나 이상의 차량의 차량 속도를 제어하는 방법이 제공되며, 또한 각각의 모터는 하나 이상의 차량 중 하나의 차량을 추진하기 위한 추력을 생성하도록 구성된다. 방법은,

하나 이상의 차량 중 하나의 차량의 적어도 하나의 위치를 검출하는 단계,

적어도 센서 신호를 기초로 하나 이상의 차량의 속도를 제어하도록 모터 중 적어도 하나의 모터에 의해 생성된 추력을 제어하는 단계, 및

차량 내에 포함되며 또한 속도 제어와 무관하게 차량 상에 장착된 비상 브레이크를 작동시키도록 구성된 차량 제어 시스템을 제공하는 단계를 포함한다.

전술한 실시 형태 중 몇몇 실시예에서, 개별 고속 수송 시스템은 트랙을 따라 위치된 복수의 모터를 포함하는 인트랙형 차량 추진 시스템을 포함하며, 또한 각각의 모터는 차량이 모터의 부근에 있을 때 차량을 추진하기 위한 추력을 발생하도록 구성된다.

전술한 실시 형태의 또 다른 실시예에서, 개별 고속 수송 시스템은 차량 상에 위치된 하나 이상의 모터를 포함하는 온보드형 차량 추진 시스템을 포함한다.

또 다른 실시 형태에 따르면, 개별 고속 수송 시스템 내의 차량 속도를 제어하기 위한 속도 제어 시스템은,

a) 하나 이상의 1차 코어를 포함하되, 각각의 1차 코어는 트랙을 따라 이동하는 차량에 추진력을 제공하도록 구성되는 선형 유도 모터,

b) 차량의 적어도 하나의 위치를 검출하도록 구성된 선로 내의 또는 각각의 차량 상의 하나 이상의 차량 위치 센서 및/또는 각각의 차량 상의 속도/거리 센서,

c) 각각 선형 유도 모터의 하나 이상의 각각의 1차 코어를 제어하도록 구성된 하나 이상의 모터 제어기, 및

d) 연속하는 차량들 사이의 안전한 운전 간격을 유지하고 그리고/또는 미리 정해진 영역 내의 차량 흐름을 최적화하도록, 차량 위치 센서로부터 수신된 데이터를 기초로 미리 정해진 영역 내의 각각의 차량의 위치를 식별하고, 두 개의 연속하는 차량 사이의 거리를 계산하며, 또한 모터 제어기들 중 하나 이상의 모터 제어기가 각각의 차량의 속도를 조정하게 하기 위한 차량 속도 명령을 생성하도록 구성된 영역 제어기를 포함한다.

일 실시예에서, 트랙을 따라 배열된 복수의 1차 코어를 포함하는 선형 유도 모터, 및

트랙을 따라 배열된 복수의 모터 제어기를 포함하는 속도 제어 시스템이 제공되며, 또한 차량은 반응판을 갖고 있다.

일 실시예에서, 각각이 차량 내에 배열된 하나 이상의 1차 코어를 포함하는 선형 유도 모터, 및

각각의 차량 내에 배열된 하나 이상의 모터 제어기를 포함하는 속도 제어 시스템이 제공되며, 또한 트랙은 반응판을 갖고 있다.

따라서, 추가적인 실시 형태에 따르면, 개별 고속 수송 시스템 내의 차량 속도를 제어하기 위한 방법이 제공되고, 또한 개별 고속 수송 시스템은 반응판으로 전자기 추력을 발생시키기 위한 하나 이상의 1차 코어를 포함하는 선형 유도 모터를 구비하며, 또한 1차 코어는 각각의 모터 제어기에 의해 제어되며, 또한 방법은

a) 각각의 차량의 위치 및 속도를 검출하는 단계,

b) 검출된 위치 및 속도를 영역 제어기로 통신하는 단계,

c) 차량의 검출된 위치를 기초로 영역 제어기에 의해 차량들 사이의 거리를 계산하는 단계, 및

d) 차량들 사이의 계산된 거리에 따라 적어도 하나의 차량의 속도를 조정하도록 영역 제어기에 의해 모터 제어기 중 적어도 하나의 모터 제어기를 명령하는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 차량 속도를 제어하기 위한 방법이 제공되며, 또한 선형 유도 모터는 트랙을 따라 배열된 복수의 1차 코어를 포함하며, 또한 방법은,

1차 코어의 적어도 각각의 위치에서 각각의 차량의 위치를 검출하는 단계, 및

모터 제어기 중 적어도 하나의 모터 제어기에 의해 영역 제어기로 검출된 위치를 통신하는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 차량 속도를 제어하는 방법이 제공되며, 또한 하나 이상의 1차 코어들이 각각의 차량 내에 배열된다.

효과

따라서, 본 명세서에서 설명된 방법 및 시스템은 인트랙형 선형 유도 모터 또는 온보드형 선형 유도 모터를 구비하는 개별 고속 수송 시스템에서 복수의 차량을 확실하며 또한 효율적으로 제어한다. 구체적으로, 비상 브레이크의 신뢰성은 비상 브레이크 시스템 내의 무선 통신 링크에 따라 크게 달라지지 않는다.

본 발명의 이러한 그리고/또는 그 밖의 실시 형태들은 첨부 도면을 참조한 바람직한 실시예에 대한 이하의 설명으로부터 명백하게 될 것이며 또한 보다 용이하게 이해될 것이다.

도 1 및 도 2는 인트랙형 선형 유도 모터를 구비하는 개별 고속 수송 시스템 의 일부분의 예를 개략적으로 도시한다.

도 3 및 도 4는 개별 고속 수송 시스템 내의 차량 속도를 제어하기 위한 속도 제어 시스템의 예에 대한 보다 상세한 도면을 개략적으로 도시한다.

도 5 및 도 6은 속도 제어 시스템의 모터 제어기에 의해 수행되는 속도 제어 절차의 예에 대한 흐름도를 도시한다.

도 7은 속도 제어 시스템의 영역 제어기에 의해 수행되는 속도 제어 절차의 예에 대한 흐름도를 도시한다.

도 8은 속도 제어 시스템의 차량 제어기에 의해 수행되는 속도 제어 절차의 예에 대한 흐름도를 도시한다.

도 9 및 도 10는 개별 고속 수송 시스템 내의 차량 속도를 제어하기 위한 속도 제어 시스템의 예를 개략적으로 도시한다.

도 11 및 도 12는 속도 제어 시스템의 모터 제어기에 의해 수행되는 속도 제어 절차의 예에 대한 흐름도를 도시한다.

도 13은 속도 제어 시스템의 영역 제어기에 의해 수행되는 속도 제어 절차의 예에 대한 흐름도를 도시한다.

도 14는 속도 제어 시스템의 차량 제어기에 의해 수행되는 비상 브레이크 제어 절차의 예에 대한 흐름도를 도시한다.

도면에서, 동일한 참조 번호는 동일하거나 상응하는 특질, 요소, 단계 등을 지칭한다. 또한, 하나의 요소가 또 다른 요소에 연결될 때, 요소들은 서로 직접적으로 연결될 수 있을 뿐만 아니라 매개 요소를 통해 서로 간접적으로 연결될 수 있다.

인트랙형 선형 유도 모터(In-track type linear induction motor)

도 1 및 도 2는 인트랙형 선형 유도 모터를 구비하는 개별 고속 수송 시스템의 일부분의 예를 개략적으로 도시한다. 개별 고속 수송 시스템은 트랙을 포함하는 바, 그 트랙의 한 섹션이 도 1 및 도 2에서 참조 번호 6으로 지시된다. 트랙은 통상 복수의 합류점, 분기점 및 역사를 포함하는 네트워크를 형성한다. 개별 고속 수송 시스템은 대체로 참조 번호 1에 의해 지시된 복수의 차량을 더 포함한다. 도 1은 두 개의 차량(1a 및 1b)을 구비하는 트랙 섹션(6)을 도시하는 반면, 도 2는 단일 차량(1)의 확대도를 도시한다. 비록 오직 두 개의 차량만이 도 1에 도시되었지만, 개별 고속 수송 시스템이 임의의 개수의 차량을 포함할 수 있다는 사실이 이해된다. 일반적으로, 각각의 차량은 샤시 또는 조사표임 운반 휠(22)에 의해 지지된 승객 객실을 통상 포함한다. PRT 차량의 예는 국제특허 출원공개 제WO 04/098970 호에 개시되며, 그 전체 내용은 본 명세서에 참조된다.

전술한 바와 같이, 개별 고속 수송 시스템은 트랙(6) 내에/트랙(6)을 따라 주기적으로 배열되고 대체로 참조 번호 5에 의해 지시된 복수의 1차 코어를 포함하는 인트랙형 선형 유도 모터를 포함한다. 도 1에서 차량(1a 및 1b)은 1차 코어(5a 및 5b) 상부의 위치에 각각 도시된다. 각각의 차량은 차량의 바닥면에 장착된 반응판(7)을 갖는다. 반응판(7)은 통상 강철 지지판 상의 알루미늄 또는 구리 등으로 제조된 금속판이다.

하나 이상의 1차 코어(5)는 차량을 가속시키거나 감속시키기 위한 추력을 제어하도록 상응하는 1차 코어에 적절한 AC 전력을 공급하는 모터 제어기(2)에 의해 제어된다. 추력은 반응판이 1차 코어 상부에 위치될 때 반응판(7) 상의 1차 코어(5)에 의해 부여된다. 이를 위해, 각각의 모터 제어기(2)는 1차 코어(5)에 구동력을 공급하는 구동력의 전압/주파수를, 예를 들어 전류를 스위칭(위상 각 변조(phase angle modulation))하기 위한 반도체 릴레이(solid state relay: SSR)를 포함한다. 모터 제어기(2)는 외부 제어 신호(9)에 따라 구동력의 전압/주파수를 제어한다. 플럭스의 밀도 및 주파수와 같은 조건들이 동일하다면, 일반적으로 반응판(7)과 1차 코어(5) 사이에 생성된 전자기 추력은 반응판과 1차 코어 사이의 공기 간극의 면적에 비례한다. 모터 제어기는 각각의 1차 코어에 인접하여 위치될 수 있거나 또는 객실 내에 위치될 수 있으며, 이는 관리를 위한 접근을 보다 용이하게 한다. 후자의 경우에 하나의 모터 제어기가 여러 개의 1차 코어를 제어하도록 스위칭될 수 있다. 1차 코어(5) 및 모터 제어기(2)가 고정식 트랙 또는 선로 상에 장착됨으로써 전기 구동력을 차량(1)에 제공하기 위한 필요성을 제거하는 것이 인트랙 선형 유도 모터의 장점이다.

이 시스템은 트랙을 따라 차량의 위치를 검출하기 위한 복수의 차량 위치 검출 센서를 더 포함한다. 도 1 및 도 2의 시스템에서 차량 위치는 각각의 센서의 부근에 있는 차량의 존재를 검출하도록 구성된 차량 위치 센서(8)에 의해 검출된다. 비록 도 1 및 도 2에서 차량 위치 센서(8)가 복수의 1차 코어(5)와 함께 트랙(6)을 따라 배열되도록 도시되어 있지만, 차량 위치 센서의 다른 위치도 가능하다. 구체적으로, 보다 상세하게 후술되는 바와 같이, 각각의 차량이 차량내 센서(in-vehicle sensor)에 의해 측정된 바와 같은 위치 및 속도를 모터 제어기로 전송하도록 각각의 차량은 하나 이상의 차량 위치 검출 센서를 포함할 수 있다.

차량 위치 센서는 임의의 적절한 검출 메카니즘에 의해 차량 존재를 검출할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 차량 위치 센서는 차량 속도, 방향 및/또는 선로 표시(guideway marker)의 ID와 같은 추가적인 매개 변수를 검출한다.

일반적으로, 1차 코어는 트랙을 따라 일정한 간격으로 위치될 수 있거나 또는 1차 코어들 사이의 변화하는 간격으로 위치될 수 있다는 점이 이해된다. 예를 들어, 보다 높은 추진력이 요구되는 영역에서는, 예를 들어 경사면이나 또는 예를 들어 역사의 입구 또는 출구와 같은 가속/감속 영역에서는 이에 따라서 보다 짧은 간격이 선택될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어들인 추진 및 추진력은 가속, 일정한 속도의 유지 및 감속의 목적을 위한 추진력을 지칭하도록 의도되었다는 점이 이해된다.

몇몇 실시예에서, 1차 코어(5)의 배열 주기는, 즉 첫번째 1차 코어의 길이와 첫번째 1차 코어와 인접한 1차 코어 사이의 간극의 길이의 합은 반응판(7)의 길이와 대체로 같다. 이러한 배열은 반응판과 1차 코어 사이의 활성 공기 간극의 변화에 의한 추력 변동에 의해 야기된 차량 속도의 불안정성(flickering)을 방지한다. 복수의 1차 코어의 배열 주기가 필연적으로 반응판의 길이와 정확하게 같아야 할 필요는 없지만, 복수의 1차 코어의 배열 주기가 반응판의 길이의 예를 들어 ±15%의 오차 범위 내에서 형성될 수 있다는 점이 이해된다. 또한, 배열 주기는 예를 들어 반응판의 길이의 1/2, 1/3 등과 같은 미리 정해진 분수만큼 작은 트랙의 예를 들어 적어도 일부분 내에 반응판의 길이보다 작도록 선택될 수 있다.

시스템은 PRT 시스템의 적어도 하나의 미리 정해진 섹션 또는 영역의 작동을 제어하기 위한 하나 이상의 영역 제어기(10)를 더 포함한다. 각각의 영역 제어기는 예를 들어 점대점(point-to-point) 통신, 버스 시스템, 예를 들어 근거리 통신망(local area network: LAN)과 같은 컴퓨터 네트워크 등을 통한 유선 통신에 의해 각각의 모터 제어기(2)와 각각 상응하는 영역 제어기(10) 사이의 데이터 통신을 허용하도록 영역 제어기(10)에 의해 제어된 영역 내의 모터 제어기(2)들의 서브셋에 연결된다. 비록 도 1이 오직 단일의 영역 제어기만을 도시하였지만, PRT 시스템은 통상 임의의 적절한 개수의 영역 제어기를 포함한다는 점이 이해된다. 시스템의 상이한 부분/영역은 각각의 영역 제어기에 의해 제어될 수 있으며, 따라서 개별 영역들의 서로 독립적인 작동을 제공할 뿐만 아니라 시스템의 적절한 크기 조정을 허용한다. 또한, 비록 도 1 및 도 2에 도시되지는 않았지만, 각각의 영역 제어 기(10)는 영역 내에 있는 모터 제어기들, 예를 들어 트랙의 미리 정해진 부분의 모터 제어기들에 대한 분배식 제어를 제공하도록 복수의 개별적인 제어기로 구성될 수 있다. 그 대신 또는 추가적으로 중복(redundancy)을 통해 신뢰도를 개선하기 위해 또는 상이한 그룹의 영역 제어기들에게 직접적인 통신 경로를 제공하기 위해 각각의 영역에 대해 복수의 영역 제어기가 제공될 수 있다.

보다 상세하게 후술되는 바와 같이, 검출된 차량의 위치 및 차량 ID를 표시하는 적절한 검출 신호를 모터 제어기로부터 수신할 때, 영역 제어기(10)는 각각의 차량(1; 1a, 1b)의 위치를 인식한다. 그 대신, 위치와 속도가 차량으로부터 직접 수신될 수 있다.

또한, 영역 제어기는 차량들(1a 및 1b) 사이의 거리(11)에 의해 표시된 바와 같이 두 개의 차량들 사이의 거리를 계산한다. 따라서, 차량들 사이의 소정 최소 운전 간격(headway) 또는 안전 거리를 유지하도록 그리고 전용 영역 내의 전체 교통 흐름을 관리하도록, 영역 제어기(10)는 두 개의 차량들 사이의 계산된 거리(11)에 따라 차량(1a 및 1b)의 각각의 소정/추천 속도를 결정한다. 따라서, 영역 제어기는 자유 거리 및 검출된 차량의 소정/추천 속도에 대한 정보를 차량이 검출된 위치에 있는 모터 제어기로 반환한다. 그 대신, 영역 제어기는 소정 수준의 속도 조정을 결정할 수 있으며 또한 상응하는 명령을 모터 제어기로 전송할 수 있다.

그 대신 또는 추가적으로, 속도는 또한 확인된 자유 거리를 기초로 모터 제어기에 의해 계산될 수도 있다. 따라서, 모터 제어기가 차량에 대한 마지막으로 공지된 자유 거리를 기초로 속도를 계산할 수 있으므로, 안전 제어는 영역 제어기 와의 중단되지 않는 통신에 의존하지 않는다.

PRT 시스템은 영역 제어기와 중앙 시스템 제어기(20) 사이의 데이터 통신을 허용하도록 영역 제어기(10)에 연결된 중앙 시스템 제어기(20)를 더 포함한다. 중앙 시스템 제어기(20)는 PRT 시스템의 제어 센터 내에 설치될 수 있으며 또한 로드 예측, 라우팅 테이블, 공차(empty vehicle) 관리, 승객 정보 등과 같은 교통 관리 임무를 선택적으로 포함하는 전체 시스템의 운행 상태를 검출하고 제어하도록 구성될 수 있다.

보다 상세하게 후술되는 바와 같이, 각각의 차량(1)은 차량의 작동을 제어하기 위한 대체로 13으로 지시된 차량 제어기를 포함한다. 구체적으로, 차량 제어기(13)는 차량(1) 내에 설치된 하나 이상의 비상 브레이크(21)의 작동을 제어한다. 비록 다른 유형의 비상 브레이크가 사용될 수 있지만, 작동을 위해 전기 또는 다른 동력을 요구하지 않아서 이중안전 기능의(fail-safe) 비상 브레이크 메카니즘을 제공할 수 있다는 점에서 사전 부하식 스프링 유형의 기계식 비상 브레이크가 특히 신뢰할 수 있다는 사실이 증명되었다. 이러한 사전 부하식 스프링 비상 브레이크에서, 스프링이 예를 들어 유압 또는 공압에 의해 사전 부하된다. 사전 부하 압력을 제거하여 스프링에 의해 브레이크를 팽창시키며 또한 작동시킴으로써, 예를 들어 트랙(6) 및/또는 휠(22)에 대해 하나 이상의 브레이크 블록 또는 클램프를 가압함으로써 브레이크는 작동된다.

도 3 및 도 4는 개별 고속 수송 시스템 내의 차량 속도를 제어하기 위한 속도 제어 시스템의 예에 대한 보다 상세한 도면을 개략적으로 도시한다. 도 3은 인 트랙(in-track) 차량 위치 검출 센서를 기초로 한 시스템을 도시하는 반면, 도 4는 온보드(on-board) 차량 위치 센서를 기초로 한 시스템을 도시한다.

먼저 도 3을 참조하면, 속도 제어 시스템은 전술한 바와 같이 트랙(도 3 및 도 4에 명시적으로 도시되지 않음) 상에 위치된 모터 제어기(2)와 차량 위치 센서(8), 차량(1)에 포함된 차량 제어기(13), 및 영역 제어기(10)를 포함한다.

모터 제어기(2)는 유선 데이터 통신을 위한 통신 모뎀, 송수신기 및/또는 통신 케이블(9)을 통해 영역 제어기(10)로 데이터를 전송하며 또한 영역 제어기(10)로부터 데이터를 수신하기 위한 또 다른 통신 인터페이스(14)를 포함한다. 모터 제어기(2)는 영역 제어기(10)로부터 모뎀(14)를 통해 수신된 명령에 따라 인버터(17) 또는 다른 추력 제어기, 예를 들어 인버터 또는 스위칭 장치로 전압/주파수 명령을 출력하기 위한 주 제어 모듈(16)을 더 포함한다. 모터 제어기(2)는 주 제어 모듈(16)로부터의 전압/주파수 명령에 따라 상응하는 1차 코어(도 3 및 도 4에 명시적으로 도시되지 않음)로 전력선(24)을 통해 다중 위상 AC 전력을 공급하기 위한 신호 처리 모듈(15) 및 인버터(17) 또는 스위칭 장치를 더 포함한다. 신호 처리 모듈(15) 및 주 제어 모듈(16)은 분리식 회로/회로 보드로 구현되거나, 또는 단일 회로/회로 보드, 예를 들어 주문형 집적 회로(application specific integrated circuit: ASIC), 적절히 프로그램된 일반 용도의 마이크로프로세서 등으로 구현될 수 있다.

차량 검출 센서(8)는 차량이 차량 검출 센서(8)의 미리 정해진 부근 내에 있을 때 차량(1)의 존재, 방향, 속도 및 ID를 검출하도록 구성되며 또한 센서 신호를 신호 처리 회로(15)로 전송하도록 구성된다. 차량 위치 센서(8)는 하나의 센서를 또는 복수의 분리식 센서들, 예를 들어 위치 검출, 속도 등을 위한 분리식 센서들을 포함할 수 있다. 차량 위치 센서들은 임의의 적절한 검출 메카니즘, 예를 들어 유도식(inductive) 센서, 광학 센서, 차량 상에 장착된 무선 주파수 식별(radio frequency identification: RFID) 태그에 의한 트랜스폰더(transponder) 또는 임의의 다른 적절한 센서, 또는 센서들의 조합에 의해 차량 존재를 검출할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 차량 위치 센서들은 차량 속도, 방향 및/또는 차량 ID와 같은 추가적인 매개 변수를 검출한다. 예를 들어, 차량 속도 및 방향은 각각의 센서에서 차량의 도착 사이의 시간 지연을 결정하도록 차량의 존재를 각각 검출하는 두 개의 이격된 센서(two spaced-apart sensors)에 의해 검출될 수 있다. 차량 ID는 RFID 태그, 다른 단거리 무선 통신, 바코드 판독기(bar code reader) 또는 임의의 다른 적절한 메카니즘에 의해 검출될 수 있다. 또한 다른 유형의 존재 검출 장비가 사용될 수 있다.

비록 다른 배치가 가능하지만, 예를 들어 센서가 1차 코어 상부의 위치에서와 같이 1차 코어의 미리 정해진 부근에 차량이 존재하는 때를 검출하도록 구성될 때 1차 코어(5)에 대한 미리 정해진 공간 관계에서의 검출 센서(8)의 배치(positioning)는 차량의 존재에 응답하여 1차 코어의 제어를 용이하게 한다.

일반적으로, 모터 제어기 및 인버터 또는 SSR은 LIM과의 통합식 유닛으로서 배열될 수 있거나 LIM으로부터 분리될 수 있다. 예를 들어, 각각의 모터 제어기 및 인버터/SSR은 차량이 존재하는 LIM으로 제어를 스위칭함으로써 복수의 LIM을 제 어하도록 구성될 수 있다. 이러한 배열은 설치 비용을 감소시키지만, 모터 제어기에 의해 제어된 트랙 섹센 내에서 동시에 제어될 수 있는 차량의 개수를 제한한다.

몇몇 실시예에서, 각각의 모터 제어기(2; 2a, 2b)는 각각의 모터 제어기에 할당된 고유한 ID, 예를 들어 고유한 수치를 가지며, 또한 영역 제어기(10)는 각각의 모터 제어기(2; 2a, 2b)의 ID 및 트랙을 따르는 위치에 대한 정보를 포함하는 그 영역 내의 모터 제어기들의 데이터베이스를 유지하도록 구성된다. 결과적으로, 각각의 모터 제어기(2)가 차량 존재 및 차량 ID를 검출하기 위한 센서(8)에 연관될 때, 모터 제어기 ID 및 검출된 차량의 차량 ID 를 표시하는 검출 신호를 모터 제어기로부터 수신하는 경우 영역 제어기(10)는 수신된 모터 제어기 ID 및 차량 ID를 기초로 그리고 영역 제어기 데이터베이스 내의 저장된 위치 정보를 기초로 각각의 차량(1; 1a, 1b)의 위치를 인식할 수 있다. 또한, 영역 제어기는 두 차량들 사이의 거리를 계산하도록 데이터베이스 내의 위치 정보를 이용할 수 있다.

도 3의 예에서 센서, 모터 제어기 및 영역 제어기를 포함하는 속도 제어 루프는 유선 통신을 수반하므로, 속도 제어의 신뢰도가 매우 높다.

모터 제어기는 무선 송신기 또는 송수신기(29) 및 차량의 상응하는 무선 수신기 및 송수신기(19)를 통해 모터 제어기의 부근 내에 있는 차량(1)의 차량 제어기(13)와 통신하도록 구성된 무선 모뎀 또는 다른 무선 통신 인터페이스(23)를 더 포함한다. 무선 통신은 임의의 적절한 무선 데이터 통신 매체, 예를 들어 무선 주파수 통신, 구체적으로 단거리 무선 통신에 의해 수행될 수 있다. 따라서, 모터 제어기(2)는 영역 제어기(10)로부터 수신된 정보를 기초로 차량 전방의 다음 차량 까지의 확인된 자유 거리에 대한 정보를 통신한다. 예를 들어, 도 1에서 차량(1a)은 차량(1b)까지의 확인된 자유 거리(11)에 대한 정보를 유지한다. 따라서, 차량 제어기(13)는 그 전방의 자유 거리에 대한 정보를 언제든지 유지한다. 그 이후, 예를 들어 다음의 모터 제어기를 지나갈 때 차량 제어기(13)가 자유 거리에 대한 갱신된 정보를 얻게 될 때, 차량 제어기(13)는 저장된 확인된 자유 거리를 갱신시킨다.

차량은 차량 자신의 위치 및 속도를 검출하기 위한 차량 위치 센서(28)를 더 포함한다. 확인된 자유 거리에 대한 저장된 정보 및 센서(28)로부터의 센서 신호를 기초로 차량 제어기는 차량(1)이 차량의 확인된 자유 거리의 단부에 접근하는 때를 판단하며, 또한 확인된 자유 거리의 단부에 도달하기 전에 차량의 정지를 허용하도록 비상 브레이크(21)를 제 시간에 작동시킨다.

센서(28)는 차량(1)의 위치 및 속도를 검출하기 위한 임의의 적절한 메카니즘에 기초할 수 있다. 예를 들어, 차량 속도는 휠 센서에 의해 예를 들어 단위 시간 당 하나 이상의 휠의 회전수를 계수함으로써 검출될 수 있다. 차량 위치는 위성 위치 확인 시스템(global positioning system)과 같은 인공 위성 기반 내비게이션 시스템 또는 임의의 다른 적절한 검출 메카니즘에 의해 트랙을 따라 위치된 트랜스폰더들로부터의 응답 신호를 검출하는 무선 송수신기에 의해 검출될 수 있다. 그 대신 또는 추가적으로, 차량 위치는 검출된 속도 신호 및/또는 그 밖의 것들을 통합함으로써 결정될 수 있다.

차량이 현재 확인된 자유 거리의 단부에 접근하기 전에 차량 제어기(13)가 차량 제어기에 저장되어 있는 확인된 자유 거리를 갱신되게 하는 모터의 메시지를 수신하지 않으면, 차량 제어기는 비상 브레이크를 작동시킨다.

차량 제어기(13)가 모터 제어기 및 영역 제어기의 작용과 무관하게 비상 브레이크를 제어함으로써 시스템의 안전성을 증가시키는 것이 유리하다. 이에 반해서, 모터 제어기가 현재 확인된 자유 거리의 단부로 접근하기 전에 그리고 모터 제어기가 다음 모터 제어기로부터의 갱신된 자유 거리를 수신하는 한, 개별 차량 위치 센서 또는 모터 제어기 또는 통신 링크의 단일 고장은 비상 제동을 필연적으로 발생시키지는 않으며, 따라서 시스템의 작동에 대한 불필요한 중단을 회피한다.

차량 제어기(13)는 주기적인 감시기 신호를 비상 브레이크(21)로 송신하도록 추가로 구성된다. 비상 브레이크(21)가 미리 정해진 시간동안 감시기 신호를 수신하지 않으면, 비상 브레이크(21)는 스스로 작동하도록 구성되며, 따라서 차량 제어기(13)의 고장에 대한 안전성을 제공한다.

도 4에서, 차량의 위치 검출이 온보드(on-board) 위치 검출 센서(28)에 기초한다는 점을 제외하면 도 4의 속도 제어 시스템은 도 3의 시스템과 유사하다. 따라서, 인트랙 차량 위치 센서 및 상응하는 신호 처리 로직이 요구되지 않는다. 따라서, 도 4의 예에서, 차량 제어기(13)는 차량 ID, 현재의 차량 위치 및 속도를 차량의 송신기(19) 및 모터 제어기의 송수신기(29)와 무선 통신 인터페이스(23)를 통해 모터 제어기(2)로 전송하도록 구성된다. 통신은 차량과 모터 제어기들 중 하나의 모터 제어기 사이의 점대점 통신이거나 또는 차량에 의한 방송 통신(broadcast communication)일 수 있다. 예를 들어, 차량은 무선 인터페이스 범위 내에서 모터 제어기에 의한 수신을 위해 차량의 송수신기(19)를 통해 차량의 ID, 위치 및 속도를 주기적으로 방송할 수 있다. 모터 제어기(2)는 수신된 데이터를 영역 제어기(10)로 전송함으로써 영역 제어기가 차량(1)의 자유 거리(11) 및 상응하는 추천 속도를 결정하는 것을 허용한다. 비록 여전히 가능하지만, 영역 제어기가 차량으로부터 발생하는 실제 위치 데이터를 수신하므로, 영역 제어기(10)는 차량 위치 및 자유 거리의 결정을 위해 모터 제어기 위치들의 데이터베이스에 의존할 필요가 없다. 영역 제어기(10)로부터 차량 위치 부근 내의 모터 제어기(2)까지의 계산된 자유 거리 및 추천 속도 및/또는 속도 조절 명령의 통신, 모터 제어기(2)에 의한 속도 제어, 모터 제어기(2)로부터 차량 제어기(13)까지의 자유 거리의 전송, 비상 브레이크 메카니즘 및 감시기 작용은 도 3과 관련하여 기술된 바와 같이 수행된다.

또 다른 실시예에서, 차량은 차량의 위치 및 속도를 무선 통신을 통해 영역 제어기로 직접 전송할 수 있으며, 영역 제어기는 자유 거리를 각각의 차량에 직접 전송할 수 있다.

이하, 본 명세서에 개시된 속도 제어 시스템의 실시예에 의해 구현된 속도 제어 절차가 도 1 및 도 2와 도 3 및 도 4를 계속 참조하는 한편 도 5 내지 도 8을 참조하여 설명될 것이다.

도 5 및 도 6은 속도 제어 시스템의 모터 제어기에 의해 수행되는 속도 제어 절차, 예를 들어 전술된 모터 제어기(2)의 주 제어 모듈(16)에 의해 수행되는 절차의 예에 대한 흐름도를 도시한다.

먼저, 도 5의 예에서, 절차는 상응하는 1차 코어(5)의 부근에 차량이 존재하 는지 여부를 판단하도록 그리고 검출된 차량의 차량 ID를 결정하도록 예를 들어 인트랙 차량 위치 센서로부터 또는 온보드 차량 위치 검출 센서로부터 모터 제어기의 부근에 있는 차량에 대한 위치 정보를 수신한다(S50). 차량 존재가 검출되면, 절차는 차량이 검출되었다는 표시 및 상응하는 차량 ID, 그리고 바람직하게는 검출된 차량 속도 및 방향을 포함하는 데이터를 통신 케이블(9)을 통해 영역 제어기(10)로 전송한다(S51). 그 다음, 절차는 목표/추천 차량 속도를 나타내는 그리고/또는 요구된 속도 조정을 나타내는 속도 명령 및 검출된 차량 전방의 자유 거리를 표시하는 정보를 영역 제어기로부터 수신한다(S52). 속도 명령을 기초로, 절차는 하나 이상의 전압/주파수 명령을 계산하며 또한 명령을 인버터(17)로 공급한다(S53). 전압/주파수의 계산은 추가적으로 차량 위치 센서로부터 수신된 검출된 차량의 차량 속도의 속도 측정에 기초할 수 있다. 측정된 속도 및 수신된 목표 속도를 기초로, 모터 제어기는 소정 가속 또는 감속의 양을 결정하며 또한 상응하는 전압/주파수 명령을 계산한다. 따라서, 인버터는 예를 들어 펄스 폭 변조(pulse width modulation) 기법 또는 위상각 기반 스위칭(phase-angle based switching)을 이용함으로써 소정 주파수를 갖는 소정 AC 전압을 생성하며, 또한 AC 전력을 선형 유도 모터의 상응하는 1차 코어(5; 5a, 5b)로 전달한다. 소정 가속/감속의 계산은 다른 방법으로서 영역 제어기에 의해 수행될 수 있다고 이해된다. 마지막으로 단계 S54에서, 모터 제어기는 자유 거리에 대한 수신된 정보를 검출된 차량의 차량 제어기로 전송한다.

도 6의 예에서, 절차는 모터 제어기의 부근에 있는 차량에 대한 위치 정보를 수신하고(S50), 차량 위치, 속도 및 ID를 포함하는 차량 데이터를 영역 제어기(10)로 전송하며(S51), 또한 도 5와 관련하여 설명된 바와 같이 속도 명령을 수신한다(S52). 도 6의 예에서, 절차는 수신된 자유 거리를 기초로 예를 들어 자유 거리와 안전 속도를 관련시키는 조사표(look-up table)에 의해 안전 속도를 결정한다(S55). 선택적으로 조사표은 차량 질량과 같은 추가적인 매개 변수, 및 선로 구배와 같은 외부 조건 등을 포함할 수 있다. 그 대신 또는 추가적으로, 이러한 결정은 추산된 제동 거리를 계산하기 위한 미리 정해진 공식을 기초로 수행될 수 있다. 제동 거리의 계산은 비상 브레이크에 의지할 필요 없이 제동을 허용하는 안전 속도의 유지를 보장하도록 LIM의 제동 능력 및/또는 승객 안락함 한계에 기초할 수 있다.

몇몇 실시예, 구체적으로 단일 모터 제어기가 하나 이상의 LIM을 제어하는 실시예에서, 모터 제어기는 적어도 차량이 모터 제어기에 의해 제어된 트랙의 섹션 내에 존재하는 한 차량의 수신된 자유 거리 및/또는 수신된 추천 속도를 저장할 수 있다. 그러므로, 심지어 영역 제어기와의 연속적인 통신에 의존하지 않더라도 속도 제어가 효율적으로 그리고 확실하게 수행될 수 있다.

단계 S56에서 절차는 안전 속도가 수신된 추천 속도보다 작은 지 여부를 판단한다. 안전 속도가 추천 속도보다 작으면, 절차는 안전 속도를 기초로 속도 조절을 결정함으로써(S57), 불필요한 비상 브레이크에 대한 필요성을 회피한다. 그렇지 않으면, 절차는 추천 속도를 기초로 속도 조절을 결정한다(S58). 일반적으로, 속도 조절은 모터 제어기의 비례, 적분 및 미분(proportional, integrating and derivating: PID) 제어 회로에 기초할 수 있다. PID 제어 회로는 속도를 소정값으로 조정하도록, 추력 수준, 즉 소정 가속도와 차량 질량의 곱을 결정할 수 있다. 차량 질량은 예를 들어 역사로부터의 차량 출발 시에 차량 가속 성능을 측정함으로써 결정될 수 있으며 또한 각각의 차량 또는 영역 제어기 및 모터 제어기로 전송될 수 있다. 계산된 추력은 승객 안락함, 선로 구배 등을 보장하도록 LIM의 명세, 한계값과 같은 추가 요인에 의해 제한/수정될 수 있다. 결정된 속도 조절을 기초로, 절차는 하나 이상의 전압/주파수 명령을 계산하며 또한 전술한 바와 같이 그 명령을 인버터(17) 또는 다른 추력 제어기로 공급한다(S53). 마지막으로, 단계 S54에서, 모터 제어기는 자유 거리에 대한 수신된 정보를 검출된 차량의 차량 제어기로 전송한다.

선택적으로, 각각의 모터 제어기는 원활한 제어 이양을 위해 속도 및 추력을 다음의 하류 제어기로 전송할 수 있다.

도 7은 속도 제어 시스템의 영역 제어기에 의해 수행된 속도 제어 절차의 예에 대한 흐름도를 도시한다. 초기 단계 S61에서, 영역 제어기(10)는 모터 제어기 또는 차량 제어기(2; 2a, 2b)로부터 데이터를 수신하는 바, 데이터는 차량 위치 및 차량 ID을 표시하며 또한 그 모터 제어기를 지나가거나 또한 그 모터 제어기 상에 위치하는 차량의 속도 및 방향을 선택적으로 표시한다. 위치 정보를 기초로 그리고 선택적으로 지정된 영역 내의 모터 제어기에 대한 영역 제어기의 데이터베이스 내의 저장된 정보를 기초로, 영역 제어기는 차량들 사이의 상대적인 거리를 계산하며(S62), 또한 차량이 최소 운전 간격(headway)을 유지하는 지 여부를 조사한다. 구체적으로, 최소 운전 간격이 유지되는 지 여부에 대한 판단은 계산된 거리를 다음 차량의 속도에 따라 달라질 수 있는 미리 정해진 안전 거리와 비교함으로써 수행된다. 거리 정보를 기초로, 영역 제어기는 안전 거리를 유지하도록 차량을 위한 그리고 예를 들어 역사로부터의 출구에서의 병합 제어(merge control)를 위한 추천 속도를 결정한다(S63). 영역 제어기는 최소 운전 간격의 유지를 보장하며 또한 시스템 내의 작업 처리량 및/또는 이동 시간을 최적화하도록 그리고 곡선부에서 승객 안락함을 보장하도록 영역 내의 차량의 속도를 제어하기 위한 대안적인 또는 추가적인 전략을 구현할 수 있다는 점이 이해된다. 단계 S64에서, 영역 제어기는 추천 속도 및 차량 전방의 자유 거리에 대한 정보를 차량이 검출된 모터 제어기로 전송한다. 영역 제어기는 전술한 속도 명령과 함께 또는 별개의 메시지로서 자유 거리에 대한 정보를 전송할 수 있다는 점이 이해된다. 일 실시예에서, 영역 제어기는 현재 차량(1a) 전방의 자유 거리(11)의 단부점을 표시하도록 현재 차량(1a) 바로 전방의 차량(1b)의 위치를 전송한다. 일반적으로, 차량의 자유 거리는 차량 전방의 비점유 트랙의 길이, 구체적으로 차량 바로 전방의 첫번째 다른 차량에 대한 트랙을 따르는 거리/위치로서 결정될 수 있다.

추천 속도를 전송하는 것에 대해 그 대신 또는 추가적으로, 영역 제어기는 추천 속도 조정을 결정할 수 있으며 또한 상응하는 속도 조정 명령을 모터 제어기로 전송할 수 있다. 예를 들어, 선행 차량과 후행 차량 사이의 계산된 거리가 안전 거리보다 크면, 영역 제어기(10)는 후행 차량을 가속시키도록 "보다 큰 속도" 명령 또는 후행 차량의 동일한 속도를 유지하도록 "동일 속도" 명령을 통신 케이 블(9)을 통해 상응하는 모터 제어기(2)로 전송할 수 있다. 이에 반해서, 계산된 거리가 안전 거리보다 짧은 경우에, 영역 제어기(10)는 후행 차량을 감속시키도록 "보다 낮은 속도" 명령을 후행 차량의 모터 제어기로 전송한다.

도 8은 속도 제어 시스템의 차량 제어기에 의해 수행된 속도 제어 절차의 예에 대한 흐름도를 도시한다. 초기 단계 S71에서, 차량 제어기는 차량 제어기가 모터 제어기로부터 메시지를 수신했는 지 여부를 조사하는 데, 메시지는 자유 거리를 표시한다. 차량 제어기가 이러한 메시지를 수신하면, 절차는 단계 S72로 진행한다. 바람직하게 "자유 거리"는 차량 움직임에 의해 영향을 받지 않는 자유 거리의 단부의 위치로서 통신된다.

단계 S72에서, 즉 차량 제어기가 자유 거리를 표시하는 모터 제어기로부터의 새로운 메시지를 수신할 때, 차량 제어기는 확인된 자유 거리를 표시하는 값을 갱신한다. 일 실시예에서, 자유 거리가 모터 제어기로부터 수신된 적어도 두 개의 센서 표시 또는 두 개의 메시지에 의해 확인될 때 차량 제어기는 확인된 자유 거리만을 갱신한다.

다음 단계 S75에서, 차량 제어기는 확인된 자유 거리가 차량이 제동될 수 있는 미리 정해진 제동 거리보다 작은 지 여부를 판단한다. 미리 정해진 제동 거리는 차량 제어기 내에 저장된 일정 거리일 수 있거나 또는 예를 들어 현재의 차량 속도, 차량의 현재 중량 및/또는 다른 매개 변수 예를 들어 트랙 상의 차량의 위치, 선로/트랙 구배 또는 날씨 조건에 따라 달라지는 거리일 수 있다. 일반적으로, 제동 거리는 전술한 바와 같이 정상적인 속도 조절을 위해 사용된 안전 거리보 다 작을 것이다. 확인된 자유 거리가 제동 거리보다 크면, 절차는 단계 S76으로 진행하고, 그렇지 않으면 절차는 단계 S74로 진행하며, 단계 S74에서 차량 제어기는 비상 브레이크를 작동시킨다.

단계 S76에서, 차량 제어기는 차량 제어기가 적절하게 작동되고 있다는 것을 비상 브레이크에 표시하도록 감시기 신호를 비상 브레이크로 송신한다. 그런 다음, 절차는 모터 제어기로부터의 메시지가 수신되었는 지 여부를 조사하도록 단계 S71로 되돌아간다.

감시기가 오직 차량 제어기에 의해 주기적으로 어드레스(address)되는 경우에만 감시기가 감시기 신호를 송신하도록 구성될 때, 차량의 위치 및 속도의 계산에 영향을 미칠 수 있는 차량 제어기의 고장인 경우에 차량 브레이크가 작동하도록 보장한다.

비상 브레이크의 작동은 추가적인 또는 대안적인 기준에도 기초할 수 있다는 점이 이해된다. 예를 들어, 차량 제어 시스템은 모터 제어기로부터의 신호의 수신 없이 그리고/또는 갱신된 자유 거리의 수신 없이 미리 정해진 지연 시간 이후에 비상 브레이크를 작동시킬 수 있다. 지연 시간은 차량이 미리 정해진 거리 내에 정지할 수 있도록 차량의 속도에 따라 달라질 수 있다.

본 발명의 전술한 예시적인 실시예에서, 추진력이 차량에 부착된 반응판으로 공기 간극을 통해 전달되므로, 차량에 대한 동력 공급이 요구되지 않는다. 따라서, 통상적인 온보드형 선형 유도 모터 상에 장착된 집전 장치 및 급전 수단의 설치가 요구되지 않는다.

온보드형(on-board type) 선형 유도 모터

도 9 및 도 10는 온보드형 선형 유도 모터를 구비하는 개별 고속 수송 시스템의 일부의 예를 개략적으로 도시한다. 개별 고속 수송 시스템은 트랙을 포함하는 바, 참조 번호 6으로 지시된 트랙의 한 섹션이 도 9 및 도 10에 개략적으로 도시된다. 트랙은 통상 복수의 합류점, 분기점 및 역사를 포함하는 네트워크를 형성한다. 개별 고속 수송 시스템은 대체로 참조 번호 1로 지시된 복수의 차량을 더 포함한다. 도 9 및 도 10은 차량(1)을 구비한 트랙 섹션(6)을 도시한다. 개별 고속 수송 시스템이 임의의 개수의 차량을 포함할 수 있다는 점이 이해된다. 일반적으로, 각각의 차량은 통상 샤시 또는 조사표임 운반 휠(22)에 의해 지지된 승객 객실을 포함한다.

전술한 바와 같이, 개별 고속 수송 시스템은 각각의 차량 내부에 배열되며 또한 대체로 참조 번호 5에 의해 지시된 하나 이상의 1차 코어를 포함하는 온보드형 선형 유도 모터를 포함할 수 있다. 각각의 차량은 차량 내에 장착된 하나 이상의 LIM을 갖는다. 트랙 장착형 반응판(7)은 예를 들어 트랙을 따라 배열된 연속판 형태로 되고 통상 강철 지지판 상에 알루미늄, 구리 등으로 제조된 금속판이다. 이러한 일 실시예에서, 차량은 LIM을 구동하기 위한 동력을 예를 들어 선로로부터 예를 들어 적절한 미끄럼 접촉을 통해 받는다.

이하 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 각각의 차량(1)은 차량의 운전을 제어하기 위한 대체로 13으로 지시된 차량 제어기를 포함한다.

각각의 1차 코어(5)는 차량을 가속시키기 위한 또는 감속시키기 위한 추력을 제어하도록 적절한 AC 전력을 상응하는 1차 코어로 공급하는 모터 제어기(2)에 의해 제어된다. 추력은 1차 코어(5)에 의해 반응판(7)에 부여된다. 이를 위해, 각각의 모터 제어기(2)는 구동력을 1차 코어(5)로 공급하는 인버터 또는 스위칭 수단을 포함한다. 모터 제어기(2)는 영역 제어기(10)로부터 차량 제어기로의 외부 제어 신호(9)에 따라 구동력의 전압/주파수를 제어한다. 그런 다음, 차량 제어기는 관련 신호들을 모터 제어기로 전송한다.

온보드 시스템에서, 영역 제어기는 무선 통신을 통해 차량 제어기(13)와 통신한다. 그 후, 차량 제어기는 모터 제어기(2)와 통신한다. 비록 도 9 및 도 10은 분리식 하드웨어를 갖는 두 개의 분리식 유닛으로서의 차량 제어기와 모터 제어기를 도시하였지만, 차량 제어기와 모터 제어기는 단일 유닛으로서 통합될 수 있으며 심지어는 동일한 하드웨어 상에서 실행되는 두 개의 프로그램으로서 구체화될 수 있다.

일반적으로, 플럭스의 밀도 및 주파수와 같은 조건들이 동일하다면, 반응판(7)과 1차 코어(5) 사이에 발생된 전자기 추력은 반응판과 1차 코어 사이의 공기 간극의 면적에 비례한다.

1차 코어(5)와 모터 제어기(2)가 차량 상에 장착됨으로써 트랙을 따라 차량의 원활한 이동을 얻을 수 있다는 것이 온보드 선형 유도 모터의 장점이다. 온보드형의 추가적인 장점은 각각의 차량이 차량 자신의 모터 제어기 및 1차 코어를 운반하고 따라서 복수의 모터 제어기 및 1차 코어가 전체 트랙을 따라 위치되지 않으므로 통상 보다 적은 개수의 1차 코어 및 모터 제어기가 필요하다는 것이다.

온보드 모터들은 최대 가속 및 등급을 위해 치수 조정되어야 하며(치수 조정될 수 있으며), 그러므로 온보드 모터들은 보다 우수한 성능을 가지면서 비상 브레이크를 적용할 필요를 감소시킨다.

이 시스템은 트랙을 따르는 차량의 위치를 검출하기 위한 하나 이상의 차량 위치 검출 센서를 더 포함할 수 있다. 위치 검출은 도 9에 도시된 바와 같이 위치 검출 센서에 의해 트랙 내에서 이루어지거나 또는 도 10에 도시된 바와 같이 차량 내의 위치 검출 센서(28)로부터 이루어질 수 있다.

도 9의 시스템에서, 차량 위치는 각각의 센서의 부근 내에 있는 차량의 존재를 검출하도록 구성된 차량 위치 센서(8)에 의해 검출된다. 차량 위치 센서(8)는 영역 제어기(10)에 연결되며 각각의 검출 신호를 영역 제어기로 전송한다. 비록 오직 하나의 차량 위치 센서(8)만이 도 9에 도시되었지만, 통상 하나 이상의 센서가 존재할 것이라는 점이 이해될 것이다.

차량 위치 센서는 임의의 적절한 검출 메카니즘에 의해 차량 존재를 검출할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 차량 위치 센서는 차량 속도, 방향 및/또는 차량 ID와 같은 추가적인 매개 변수를 검출한다.

위치 및 속도에 대한 온보드 센서는 선로 내의 센서에 대한 필요성을 제거할 수 있다.

이 시스템은 PRT 시스템의 적어도 하나의 미리 정해진 섹션 또는 영역의 작동을 제어하기 위한 하나 이상의 영역 제어기(10)를 더 포함한다. 점대점 통신, 버스 시스템, 예를 들어 근거리 통신망인 컴퓨터 네트워크 등을 통한 무선 통신에 의해 차량 제어기(13)와 상응하는 영역 제어기(10) 사이의 데이터 통신을 허용하도록, 각각의 영역 제어기는 영역 제어기(10)에 의해 제어된 영역 내의 차량 제어기(13)들의 서브셋과 통신한다. 비록 도 9 및 도 10은 오직 단일 영역 제어기만을 도시하였지만, PRT 시스템이 통상 임의의 적절한 개수의 영역 제어기들을 포함한다는 점이 이해된다. 시스템의 상이한 부분/영역은 각각의 영역 제어기에 의해 제어될 수 있으며, 따라서 서로 독립적인 개별적인 영역의 작동을 제공할 뿐만 아니라 시스템의 적절한 크기 조정을 허용한다. 또한, 비록 도 9 및 도 10에 도시되지 않지만, 각각의 영역 제어기(10)는 한 영역 내의 차량 제어기에 대한 분배식 제어, 예를 들어 트랙의 한 섹션 내에 현재 존재하는 차량에 대한 분배식 제어를 제공하도록 복수의 개별적인 제어기로 구성될 수 있다. 그 대신 또는 추가적으로, 중복을 통한 신뢰도를 개선하도록 각각의 영역에 대해 복수의 영역 제어기가 제공될 수 있다.

이하 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 도 10의 예에서, 검출된 차량의 위치 및 차량 ID를 표시하는 차량 제어기로부터의 적절한 검출 신호의 수신할때, 영역 제어기(10)는 각각의 차량의 위치를 인식한다.

또한, 영역 제어기는 두 개의 차량들 사이의 거리를 계산한다. 그러므로, 영역 제어기(10)는 차량들 사이의 소정 최소 운전 간격 또는 안전 거리를 유지하도록 그리고 전용 영역 내의 전체 교통 흐름을 관리하도록 두 개의 차량들 사이의 계산된 거리에 따라 두 개의 차량의 각각의 소정/추천 속도를 결정한다. 그러므로, 영역 제어기는 검출된 차량의 자유 거리 및 소정/추천 속도에 대한 정보를 차량으 로 반환한다. 그 대신, 영역 제어기는 소정 정도의 속도 조정을 결정할 수 있으며 또한 상응하는 명령을 차량으로 전송할 수 있다.

그 대신 또는 추가적으로, 속도는 또한 확인된 자유 거리를 기초로 모터 제어기에 의해 계산될 수도 있다. 그러므로, 모터 제어기가 차량에 대한 마지막으로 공지된 안전 거리를 기초로 속도를 계산할 수 있으므로, 안전 제어는 영역 제어기와의 중단되지 않는 통신에 의존하지 않는다.

PRT 시스템은 예를 들어 인트랙 시스템을 위해 도 1에 도시된 바와 같이 영역 제어기와 중앙 시스템 제어기(20) 사이의 데이터 통신을 허용하도록 영역 제어기(10)에 연결된 중앙 시스템 제어기(20)을 더 포함한다. 중앙 시스템 제어기(20)는 PRT 시스템의 제어 센터 내에 설치될 수 있으며, 또한 선택적으로 로드 예측, 라우팅 테이블, 공차 관리(empty vehicle management), 승객 정보 등과 같은 교통 관리 임무를 포함한 전체 시스템의 운행 상태를 검출하고 제어하도록 구성될 수 있다.

구체적으로, 차량 제어기(13)는 차량(1) 내에 설치된 하나 이상의 비상 브레이크(21)의 작동을 제어한다. 비록 다른 유형의 비상 브레이크가 사용될 수 있지만, 사전 부하식 스프링 유형의 기계식 비상 브레이크는 작동을 위해 전기 또는 다른 동력을 요구하지 않아서 오작동이 없는(fail-free) 비상 브레이크 메카니즘을 제공하므로, 사전 부하식 스프링 유형의 기계식 비상 브레이크가 특히 신뢰할 수 있다는 사실이 증명되었다. 이러한 사전 부하식 스프링 비상 브레이크에서, 스프링이 예를 들어 유압 또는 공압에 의해 사전 부하된다. 사전 부하 압력을 제거하 여 스프링에 의해 브레이크를 팽창시키며 또한 작동시킴으로써 예를 들어 트랙(6) 및/또는 휠(22)에 대해 하나 이상의 브레이크 블록 또는 클램프를 가압함으로써 브레이크가 작동된다.

그 대신 또는 추가적으로, 온보드 시스템에서, 온보드 모터(5)가 비상 브레이크로서 사용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 차량은 통상 선로/트랙을 통해 정상적인 작동 에너지를 받는 모터(5)의 정상 에너지 공급과 무관하게 차량을 비상 제동시키기 위해 요구되는 에너지를 제공하기 위한 충분한 성능을 가지며 또한 모터(5)에 연결된 예를 들어 배터리인 하나의 온보드 에너지원을 포함할 수 있다.

차량 제어기(13)는 무선 통신을 통해 영역 제어기(10)로 데이터를 송신하며 또한 영역 제어기(10)로부터 데이터를 수신하기 위한 송수신기 및/또는 또 다른 통신 인터페이스(14)를 포함한다. 차량 제어기(13)는 신호 처리 모듈(15)를 더 포함한다. 모터 제어기(2)는 영역 제어기(10)로부터의 무선 통신(14)을 통해 차량 제어기(13)에 의해 수신된 명령에 따라 전압/주파수 명령을 인버터(17) 또는 다른 추력 제어기, 예를 들어 인버터 또는 스위칭 장치로 출력하기 위한 주 제어 모듈(16)을 더 포함한다. 인버터(17) 또는 스위칭 장치는 주 제어 모듈(16)로부터의 전압/주파수 명령에 따라 다중 위상 AC 전력을 전력선(24)을 통해 상응하는 1차 코어로 공급한다. 신호 처리 모듈(15)과 주 제어 모듈(16)은 분리식 회로/회로 보드로 구현될 수 있거나 또는 예를 들어 주문형 집적 회로, 적절히 프로그램된 일반 용도의 마이크로프로세서 등인 단일 회로/회로 보드로 구현될 수 있다.

영역 제어기와 차량 제어기 사이의 무선 통신은 예를 들어 무선 주파수 통 신, 구체적으로 단거리 무선 통신에 의해 임의의 적절한 무선 데이터 통신 매체에 의해 수행될 수 있다. 그러므로, 차량 제어기(13)는 차량 전방의 다음 차량까지의 확인된 자유 거리에 대한 정보를 수신한다. 그러므로, 차량 제어기(13)는 차량 전방의 자유 거리에 대한 정보를 항상 유지한다. 그런 다음에 차량 제어기(13)가 자유 거리에 대한 갱신된 정보를 수신할 때, 차량 제어기(13)는 저장된 확인된 자유 거리를 갱신한다.

차량은 차량 자신의 위치 및 속도를 검출하기 위한 차량 위치 센서(28)를 더 포함한다. 확인된 자유 거리에 대한 저장된 정보 및 센서(28)로부터의 센서 신호를 기초로, 차량 제어기는 차량(1)이 차량의 확인된 자유 거리의 단부에 도달할 때를 판단하며 또한 확인된 자유 거리의 단부에 도달하기 전에 차량의 정지를 허용하도록 제시간에 비상 브레이크(21)를 작동시킨다.

차량 위치 센서(28)은 차량(1)의 위치 및 속도를 검출하기 위한 임의의 적절한 메카니즘에 기초할 수 있다. 예를 들어, 차량 속도는 휠 센서에 의해 예를 들어 단위 시간 당 하나 이상의 휠의 회전수를 계수함으로써 검출될 수 있다. 차량 위치는 위성 위치 확인 시스템과 같은 위성 기반 내비게이션 시스템에 의해 또는 임의의 다른 적절한 검출 메카니즘에 의해 트랙을 따라 위치된 트랜스폰더로부터의 응답 신호를 검출하는 무선 송수신기에 의해 검출될 수 있다. 그 대신 또는 추가적으로, 차량 위치는 검출된 속도 신호 등을 통합함으로써 결정될 수 있다.

차량이 현재의 확인된 자유 거리의 단부에 접근하기 전에 차량 제어기(13)가 저장된 확인된 자유 거리를 갱신시키는 영역 제어기로부터의 메시지를 차량 제어 기(13)가 수신하지 않으면, 차량 제어기는 비상 브레이크를 작동시킨다.

차량 제어기(13)가 영역 제어기의 작용과 무관하게 비상 브레이크를 제어함으로써 시스템의 안전성를 증가시키는 점이 장점이다. 이에 반해서, 현재의 확인된 자유 거리의 단부에 접근하기 전에 차량 제어기가 갱신된 자유 거리를 수신하는 한, 개별 차량 위치 센서 또는 통신 링크의 단일 고장은 비상 브레이크를 필연적으로 초래하지는 않으며, 따라서 시스템의 작동의 불필요한 중단을 회피한다.

차량 제어기(13)는 추가로 주기적인 감시기 신호를 비상 브레이크(21)로 송신하도록 구성된다. 비상 브레이크(21)가 미리 정해진 시간 동안 감시기 신호를 수신하지 않으면, 비상 브레이크(21)는 스스로 작동하도록 구성되며, 따라서 차량 제어기(13)의 고장에 대한 안전성을 제공한다.

차량 제어기(13)는 정상적인 속도 제어 및 비상 브레이크 제어에 대한 분리식 작용 모듈(602 및 603)을 각각 포함할 수 있다. 그러므로, 정상 속도 제어가 속도 제어 모듈(602) 내의 고장에 기인하여 작동하지 않더라도, 비상 브레이크 제어는 여전히 그에 무관하게 작용한다. 모듈(602 및 603)은 예를 들어 분리식 ASIC인 분리식 하드웨이 유닛으로서 또는 동일한 또는 상이한 하드웨어 상에 실행된 분리식 프로그램 모듈로서 예를 들어 두 개의 독립적인 제어 프로그램으로서 구현될 수 있다. 구체적으로, 차량은 1차 코어(5)로의 동력 공급과 무관하게 차량 제어기(13) 또는 적어도 비상 브레이크 제어 모듈(603)에 동력을 공급하기 위한 예를 들어 배터리인 분리식 에너지원(64)를 포함할 수 있다.

또 다른 실시예에서, 차량의 위치 검출은 도 10에 도시된 바와 같이 차량 제 어기(13)에 연결된 온보드 위치 검출 센서(28)에 기초할 수 있다. 도 10에서는 차량 제어기가 차량에 대한 영역 제어기로 정보를 전송하는 반면, 도 9에서는 영역 제어기가 차량에 대한 차량 제어기로 정보를 통신한다. 그러므로, 도 10에 도시된 시스템에서는 인트랙 차량 위치 센서가 요구되지 않는다. 따라서, 차량 제어기(13)는 차량 ID, 현재 차량 위치 및 속도를 무선 통신을 통해 영역 제어기로 전송하도록 구성된다. 통신은 차량과 영역 제어기들 중 하나의 영역 제어기 사이의 점대점 통신 또는 차량에 의한 방송 통신일 수 있다. 예를 들어, 차량은 무선 인터페이스의 범위 내의 영역 제어기에 의한 수신을 위해 송수신기(19)을 통해 차량의 ID, 위치 및 속도를 주기적으로 방송할 수 있으며, 따라서 영역 제어기가 차량의 자유 거리 및 상응하는 추천 속도를 결정하는 것을 허용한다. 영역 제어기(10)로부터 차량 제어기(13)까지의 계산된 자유 거리 및 추천 속도 및/또는 속도 조절 명령의 통신, 모터 제어기(2)에 의한 속도 조절, 비상 브레이크 메카니즘 및 감시기 작용은 전술한 바와 같이 수행된다.

이하, 본 명세서에 개시된 속도 제어 시스템의 실시예에 의해 구현된 속도 제어 절차가 도 11 내지 도 14를 참조하며 또한 도 9 및 도 10을 계속 참조하여 설명된다.

도 11 및 도 12는 속도 제어 시스템의 차량 기반 차량 제어기 및/또는 모터 제어기에 의해 수행된 속도 제어 절차의 예에 대한 흐름도를 도시한다.

도 11은 온보드 시스템에서의 속도 제어 절차의 제 1 예를 도시한다. 먼저, 절차는 목표/추천 차량 속도를 표시하고 그리고/또는 요구된 속도 조정을 표시하는 속도 명령 및 차량 전방의 자유 거리를 표시하는 정보를 영역 제어기로부터 수신한다(S52). 속도 명령을 기초로 절차는 하나 이상의 전압/주파수 명령을 계산하며 또한 그 명령을 인버터(17)로 공급한다(S53). 전압/주파수의 계산은 추가적으로 차량 위치 센서로부터 수신된 차량의 차량 속도의 속도 측정에 기초할 수 있다. 측정된 속도 및 수신된 목표 속도를 기초로, 절차는 소정의 가속 또는 감속의 양을 결정하며 상응하는 전압/주파수 명령을 계산한다. 그러므로, 인버터는 예를 들어 위상 폭 변조 기법을 이용함으로써 소정 주파수를 갖는 소정 AC 전압을 생성하며, 또한 AC 전력을 선형 유도 모터의 상응하는 1차 코어(5)로 전달한다. 소정 가속/감속은 차량 제어기 및/또는 모터 제어기에 의해 수행될 있다는 점이 이해된다. 그 대신, 절차는 영역 제어기에 의해 수행될 수 있다.

도 12에 도시된 예는 도 11에 도시된 절차와 유사하다. 그러나, 도 12의 예에서, 절차는 예를 들어 자유 거리와 안전 속도를 관련시키는 조사표에 의해 안전 속도를 수신된 자유 거리를 기초로 결정한다(S55). 선택적으로 조사표은 차량 질량과 같은 추가적인 매개 변수, 선로 구배와 같은 외부 조건 등을 포함한다. 그 대신 또는 추가적으로, 결정은 추산된 제동 거리를 계산하기 위한 미리 정해진 공식을 기초로 수행될 수 있다. 제동 거리의 계산은 비상 브레이크에 의지할 필요 없이 제동을 허용하는 안전 속도의 유지를 보장하도록 LIM의 제동 능력 및/또는 승객 안락함 한계에 기초할 수 있다.

단계 S56에서, 절차는 안전 속도가 수신된 추천 속도보다 작은 지 여부를 판단한다. 안전 속도가 추천 속도보다 작으면, 절차는 안전 속도를 기초로 속도 조 절을 결정함으로써(S57), 불필요한 비상 브레이크에 대한 필요성을 회피한다. 그렇지 않으면, 절차는 추천 속도를 기초로 속도 조절을 결정한다(S58). 일반적으로, 속도 조절은 모터 제어기의 비례, 적분 및 미분(PID) 제어 회로에 기초할 수 있다. PID 제어 회로는 속도를 소정값으로 조정하도록, 추력 수준, 즉 소정 가속도와 차량 질량의 곱을 결정할 수 있다. 차량 질량은 예를 들어 역사로부터의 차량 출발 시에 차량 가속 성능을 측정함으로써 결정될 수 있으며 각각의 차량으로 전송될 수 있다. 계산된 추력은 승객 안락함, 선로 구배 등을 보장하도록 LIM의 명세, 한계값과 같은 추가 요인에 의해 제한/수정될 수 있다. 결정된 속도 조절을 기초로, 절차는 하나 이상의 전압/주파수 명령을 계산하며 또한 전술한 바와 같이 그 명령을 인버터(17) 또는 다른 추력 제어기로 공급한다(S53).

도 13은 속도 제어 시스템의 영역 제어기에 의해 수행된 속도 제어 절차의 예에 대한 흐름도를 도시한다. 초기 단계 S61에서, 영역 제어기(10)는 경우에 따라 차량 제어기(13) 및/또는 트랙 기반 센서(8)로부터 데이터를 수신하는 바, 데이터는 차량 위치 및 차량 ID을 표시하고 그리고 선택적으로 차량의 속도 및 방향을 표시한다. 미리 정해진 영역 내의 다른 차량의 위치에 대한 저장된 정보 및 위치 정보를 기초로, 영역 제어기는 차량들 사이의 상대적인 거리를 계산하며(S62), 또한 차량이 최소 운전 간격(headway)을 유지하는 지의 여부를 조사한다. 구체적으로, 최소 운전 간격이 유지되는 지의 여부에 대한 판단은 다음 차량의 속도에 따라 달라질 수 있는 그리고 선택적으로 선행 차량의 속도에 따라 달라질 수 있는 미리 정해진 안전 거리와 계산된 거리를 비교함으로써 수행된다. 거리 정보를 기초로, 영역 제어기는 안전 거리를 유지하도록 차량을 위한 그리고 예를 들어 역사로부터의 출구에서의 병합 제어를 위한 추천 속도를 결정한다(S63). 영역 제어기는 최소 운전 간격의 유지를 보장하며 또한 시스템 내의 작업 처리량 및/또는 이동 시간을 최적화하도록 그리고 곡선부에서 승객 안락함을 보장하도록 영역 내의 차량의 속도를 제어하기 위한 또 다른 또는 추가적인 전략을 구현할 수 있다고 이해된다. 단계 S64에서, 영역 제어기는 추천 속도 및 차량 전방의 자유 거리에 대한 정보를 차량이 검출된 모터 제어기로 전송한다. 영역 제어기는 전술한 속도 명령과 함께 또는 별개의 메시지로서 자유 거리에 대한 정보를 전송할 수 있다는 점이 이해된다. 일 실시예에서, 영역 제어기는 현재 차량 전방의 자유 거리의 단부점을 표시하도록 현재 차량 바로 전방의 차량(1b)의 위치를 전송한다. 일반적으로, 차량의 자유 거리는 차량 전방의 비점유 트랙의 길이로서, 구체적으로 차량 바로 전방의 첫번째 다른 차량에 대한 트랙을 따르는 거리/위치로서 결정될 수 있다.

추천 속도를 전송하는 것에 대해 그 대신 또는 추가적으로, 영역 제어기는 추천 속도 조정을 결정할 수 있고 상응하는 속도 조정 명령을 모터 제어기로 전송할 수 있다. 예를 들어, 선행 차량과 후행 차량 사이의 계산된 거리가 안전 거리보다 크면, 영역 제어기(10)는 후행 차량을 가속시키도록 "보다 큰 속도" 명령 또는 후행 차량의 동일한 속도를 유지하도록 "동일 속도" 명령을 통신 케이블(9)을 통해 전송할 수 있다. 이에 반해서, 계산된 거리가 안전 거리보다 짧은 경우에, 영역 제어기(10)는 후행 차량을 감속시키도록 "보다 낮은 속도" 명령을 전송한다.

도 14는 속도 제어 시스템의 차량 제어기에 의해 수행된 비상 브레이크 제어 절차의 예에 대한 흐름도를 도시한다. 초기 단계 S71에서, 차량 제어기는 차량 제어기가 모터 제어기로부터 메시지를 수신했는 지 여부를 조사하는 바, 메시지는 자유 거리를 표시한다. 차량 제어기가 이러한 메시지를 수신하면, 절차는 단계 S72로 진행한다. 바람직하게 "자유 거리"는 차량 움직임에 의해 영향을 받지 않는 자유 거리의 단부의 위치로서 통신된다.

단계 S72에서, 즉 차량 제어기가 자유 거리를 표시하는 모터 제어기로부터의 새로운 메시지를 수신할 때, 차량 제어기는 확인된 자유 거리를 표시하는 값을 갱신한다. 일 실시예에서, 차량 제어기는 자유 거리가 적어도 두 개의 센서 표시 또는 두 개의 메시지에 의해 확인될 때 확인된 자유 거리만을 갱신한다.

다음 단계 S75에서, 차량 제어기는 확인된 자유 거리가 차량이 제동될 수 있는 미리 정해진 제동 거리보다 작은 지의 여부를 판단한다. 미리 정해진 제동 거리는 차량 제어기 내에 저장된 일정 거리일 수 있거나 또는 예를 들어 현재의 차량 속도, 차량의 현재 중량 및/또는 다른 매개 변수 예를 들어 트랙 상의 차량의 위치, 선로/트랙 구배 또는 날씨 조건에 따라 달라지는 거리일 수 있다. 일반적으로, 제동 거리는 전술한 바와 같이 정상적인 속도 조절을 위해 사용된 안전 거리보다 작을 것이다. 확인된 자유 거리가 제동 거리보다 크면, 절차는 단계 S76으로 진행하고, 그렇지 않으면 절차는 단계 S74로 진행하며, 또한 단계 S74에서 차량 제어기는 비상 브레이크를 작동시킨다.

단계 S76에서, 차량 제어기는 차량 제어기가 적절하게 작동되고 있다는 것을 비상 브레이크에 표시하도록 감시기 신호를 비상 브레이크로 송신한다. 그런 다 음, 절차는 메시지가 수신되었는 지의 여부를 조사하도록 단계 S71로 되돌아간다.

감시기가 오직 차량 제어기에 의해 주기적으로 어드레스되는 경우에만 감시기가 감시기 신호를 송신하도록 구성될 때, 차량의 위치 및 속도의 계산에 영향을 미칠 수 있는 차량 제어기의 고장인 경우에 차량 브레이크가 작동되는 것이 보장된다.

비상 브레이크의 작동은 추가적인 또는 대안적인 기준에 추가로 기초할 수 있다는 점이 이해된다. 예를 들어, 차량 제어 시스템은 모터 제어기로부터의 신호의 수신 없이 그리고/또는 갱신된 자유 거리의 수신 없이 미리 정해진 지연 시간 이후에 비상 브레이크를 작동시킬 수 있다. 지연 시간은 차량이 미리 정해진 거리 내에 정지할 수 있도록 차량의 속도에 따라 달라질 수 있다.

비록 몇몇 실시예가 상세하게 설명되고 도시되었지만, 본 발명은 그에 제한되지 않으며 다음 특허청구범위에서 한정된 구체적 사상의 범위 내에서 다른 방식으로 구체화될 수도 있다.

본 명세서에서 설명된 방법 및 제어 시스템은 그리고 구체적으로 본 명세서에서 설명된 차량 제어기, 영역 제어기 및 모터 제어기는 여러 독특한 요소를 포함하는 하드웨어에 의해서 그리고 적절히 프로그램된 마이크로프로세서 또는 다른 처리 수단에 의해서 구현될 수 있다. 처리 수단이라는 용어는 예를 들어 컴퓨터 실행 가능한 명령과 같은 프로그램 코드 수단의 실행에 의해 초래되는 본 명세서에서 설명된 작용을 수행하도록 적절히 구성된 임의의 회로 및/또는 장치를 포함한다. 구체적으로, 전술한 용어는 일반적인 또는 구체적인 용도로 프로그램 가능한 마이 크로프로세서, 디지탈 신호 처리(digital signal processors: DSP), 주문형 집적 회로(ASIC), 프로그램 가능한 논리 어레이(programmable logic array: PLA), 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이(field programmable gate array: FPGA), 특정 목적의 전자 회로 등 또는 그들의 조합을 포함한다.

장치 청구항이 여러 수단을 열거한다면, 이들 수단들 중 여러 수단은 동일한 아이템의 하드웨어, 예를 들어 적절히 프로그램된 마이크로프로세서, 하나 이상의 디지탈 신호 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다. 특정의 수단이 서로 상이한 종속 청구항 내에 기재되어 있으며 또한 상이한 실시예에 설명되어 있다는 사실만으로는 이들 수단들의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 의미하지는 않는다.

용어 "포함한다/포함하는"이 본 명세서에서 사용될 때, 용어 "포함한다/포함하는"은 설명된 특질, 정수, 단계 또는 구성 요소의 존재를 구체화하기 위해 사용되지만, 하나 이상의 다른 특질, 정수, 단계, 구성 요소 또는 그 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 점이 강조되어야 한다.