열차제어 시뮬레이션 시스템{Simulation system for Train Control}
본 발명은 열차제어 시뮬레이션 시스템에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 열차제어시스템에 대한 정상 및 비상운영 시나리오를 구현하면서 성능평가를 수행할 수 있는 열차제어 시뮬레이션 시스템에 관한 것이다.
고성능 컴퓨터의 보급 증가와 컴퓨터 그래픽 기술의 비약적인 발전에 힘입어, 현실의 현상 또는 사건을 모델링하여 가상으로 수행시키는 시뮬레이션 (Simulation)이 널리 이용되고 있다. 시뮬레이션은 비용과 시간을 절감시켜 줄 뿐 아니라 실제 상황에서 할 수 없는 가상적인 시험(또는 실험)을 수행하기도 하며, 또한, 다양한 장르의 게임으로도 사용되고 있다. 최근 철도 시스템의 확장 및 경량전철이나 PRT(Personal Rapid Transit)와 같은 무인형 열차의 도입으로 인해 철도에서 발생되는 상황을 시뮬레이션(Simulation)할 수 있는 열차 운행 시뮬레이션 시스템이 주목 받고 있다. 그러나, 일반적인 열차 운행 시뮬레이션 시스템의 경우, 정상 상황에서 열차의 운행을 시뮬레이션 할 수 있었을 뿐 선로나 역사 내에서 사고가 발생하는 등과 같은 비상 상황에서는 열차의 운행을 시뮬레이션 할 수 없었고, 정상 상황에서 열차의 운행을 시뮬레이션 함에 있어서도 차량기지와 본선을 종합적으로 시뮬레이션 할 수 없었다는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해 제10-2010-0136011호(공개번호)인 선행발명은 열차 운행 시뮬레이션을 위한 가상의 철도 네트워크를 구축하는 가상 철도 네트워크 구축모듈 정상 상황에서의 열차 운행 시뮬레이션을 위한 제1 시나리오 데이터에 따라 가상 철도 네트워크 상에서 적어도 하나의 알고리즘을 실행함으로써 정상 상황에서의 열차 운행을 시뮬레이션 하는 제1 시뮬레이터 비상 상황에서의 열차 운행 시뮬레이션을 위한 제2 시나리오 데이터에 따라 가상 철도 네트워크상에서 적어도 하나의 알고리즘을 실행함으로써 비상 상황에서의 열차 운행을 시뮬레이션 하는 제2 시뮬레이터 및 비상 상황 이벤트 발생 여부에 따라 제1 시뮬레이터 및 제2 시뮬레이터 중 어느 하나의 시뮬레이터를 열차 운행 시뮬레이션을 위한 시뮬레이터로 선택하는 시뮬레이터 선택 모듈을 포함하였다. 그러나, 이와 같이 제1 시뮬레이터와 제2 시뮬레이터를 이용하여 정상 및 비상운영 시나리오를 구현하고 이에 대한 성능평가를 수행하더라도 실제적인 연동을 위한 완벽한 환경을 실험실 수준으로 구축하기는 어렵기 때문에 현장 역의 설비들에 적용하는 경우 많은 오류가 발생하는 문제점이 발생하였다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 현장과 실질적으로 유사한 환경을 구축하여 열차제어시스템에 대한 정상 및 비상운영 시나리오를 구현함으로써, 성능평가를 정확하고 용이하게 수행할 수 있는 열차제어 시뮬레이션 시스템을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
본 발명의 일실시 예에 따른 현재 주행 중인 열차의 위치, 열차의 속도, 열차의 상태를 주기적으로 제공하고, 트랜스폰더 태그가 검지되면 열차등록을 요청하는 요청정보를 제공하고, 열차등록을 승인한 승인정보를 제공받으면 승인정보에 따라 열차가 운행되도록 열차를 제어하는 차상제어장치, 차상제어장치와 전기적으로 연결되어 차상제어장치에서 현재 주행 중인 열차의 위치, 열차의 속도, 열차의 상태에 대한 열차정보를 제공하고, 차상제어장치로부터 승인정보가 제공되면, 승인정보에 따라 열차의 속도 또는 열차의 상태를 변환하는 열차시뮬레이터장치, 차상제어장치와 열차시뮬레이터장치로부터 열차에 대한 열차정보를 제공받아 분석하고, 분석된 열차정보를 디스플레이하고, 선로변을 제어할 수 있는 선로변신호를 출력하는 LCC시뮬레이터장치, 차상제어장치 또는 LCC시뮬레이터장치로부터 선로변신호를 제공받아 선로변을 제어할 수 있는 제1 선로신호와 제2 선로신호를 출력하는 선로변제어장치 및 선로변제어장치로부터 제1 선로신호와 제2 선로신호를 제공받아 선로의 방향을 전환하거나 건널목의 통행여부를 선택하는 선로장치를 포함한다. 또한, 열차시뮬레이터장치는 차상제어장치와 전기적으로 연결되는 DMI, 선로에 주행하는 열차를 전진하거나 후진하도록 동작시키거나 열차의 전원 또는 시동을 켜거나 끌 수 있는 복수 개의 스위치가 배치되는 선택스위치부, 열차정보를 제공하면서, 승인정보에 따라 열차의 속도 또는 열차의 상태를 제어하는 PLC부 및 선택스위치부와 PLC부 사이에 배치되어 선택스위치부와 PLC부를 전기적으로 연결시키는 단자함부를 포함할 수 있다. 또한, LCC시뮬레이터장치는 열차시뮬레이터장치로부터 열차정보를 제공받는 스위칭허브부, 스위칭허브부로부터 열차정보를 제공받아 분석하고, 분석된 열차정보를 디스플레이하거나 저장하는 메인컴퓨터부, 메인컴퓨터부에 외부정보를 입력할 수 있는 외부입력부 및 열차정보를 무선통신을 통해 제공받는 무선모듈부를 포함할 수 있다. 또한, 스위칭허브부는 PLC부와 TCP/UDP를 이용하여 열차정보를 제공하거나 제공받는 것을 포함할 수 있다. 또한, 메인컴퓨터부는 분석된 열차정보를 실시간으로 디스플레이할 수 있는 모니터부와 열차정보를 저장할 수 있는 저장부를 포함할 수 있다. 또한, 선로변제어장치는 선로의 방향을 전환시킬 수 있는 선로모형전환기를 제어할 수 있는 선로전환제어부와 건널목의 통행여부를 선택할 수 있는 건널목모형차단기를 제어할 수 있는 건널목차단제어부를 포함할 수 있다. 또한, 선로전환제어부는 선로의 방향을 전환시킬 수 있는 선로모형전환기를 제어하는 제1 선로신호를 출력하고, 제1 선로신호는 선로를 주행하는 열차에 대한 정보를 체크하여 주행하는 열차마다 선로의 방향을 전환시킬 수 있는 열차정보를 포함할 수 있다. 또한, 건널목차단제어부는 건널목의 통행여부를 선택할 수 있는 건널목모형차단기를 제어하는 제2 선로신호를 출력하고, 제2 선로신호는 건널목을 통과하는 열차의 통과시간을 고려하여 건널목을 차단하거나 건널목을 오픈할 수 있는 열차정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시 예에 따른 열차제어 시뮬레이션 시스템은 현장과 실질적으로 유사한 환경을 구축하여 열차제어시스템에 대한 정상 및 비상운영 시나리오를 구현함으로써, 성능평가를 정확하고 용이하게 수행할 수 있어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 열차제어 시뮬레이션 시스템의 구성도.
도 2 내지 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 열차제어 시뮬레이션 시스템의 실사도.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 설명한다. 도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 열차제어 시뮬레이션 시스템의 구성도이고, 도 2 내지 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 열차제어 시뮬레이션 시스템의 실사도이다. 도 1 내지 3을 살펴보면, 본 발명의 일실시 예에 따른 열차제어 시뮬레이션 시스템(100)은 차상제어장치(110), 열차시뮬레이터장치(130), LCC시뮬레이터장치(150), 선로변제어장치(170) 및 선로장치(190)를 포함하여 구성된다. 차상제어장치(110)는 현재 주행 중인 열차의 위치, 열차의 속도, 열차의 상태를 주기적으로 제공하고, 트랜스폰더 태그가 검지되면 열차등록을 요청하는 요청정보를 제공하고, 열차등록을 승인한 승인정보를 제공받으면 승인정보에 따라 열차가 운행되도록 열차를 제어한다. 이러한 차상제어장치(110)는 후술할 LCC시뮬레이터장치(150)와 무선통신을 통해 현재의 열차의 위치, 열차의 속도, 열차의 상태 등을 포함한 열차정보를 주기적으로 제공할 수 있다. 또한, 차상제어장치(110)는 선로변에 배치되는 트랜스폰더 태그가 검지되면 열차등록을 요청하는 요청정보를 후술할 LCC시뮬레이터장치(150)에 제공할 수 있으며, 열차등록이 승인된 승인정보가 제공되면, 승인정보에 따라 열차의 운행을 제어할 수 있다. 열차시뮬레이터장치(130)는 차상제어장치(110)와 전기적으로 연결되어 차상제어장치(110)에 현재 주행 중인 열차의 위치, 열차의 속도, 열차의 상태에 대한 열차정보를 제공하고, 차상제어장치(110)로부터 승인정보가 제공되면, 승인정보에 따라 열차의 속도 또는 열차의 상태를 변환할 수 있다. 이러한 열차시뮬레이터장치(130)는 차상제어장치(110)와 전기적으로 연결되는 DMI(131), 선로에 주행하는 열차를 전진하거나 후진하도록 동작시키거나 열차의 전원 또는 시동을 켜거나 끌 수 있는 복수 개의 스위치가 배치되는 선택스위치부(133), 현재 주행 중인 열차의 위치, 열차의 속도, 열차의 상태에 대한 열차정보를 제공하면서, 차상제어장치(110)로부터 승인정보가 제공되면, 승인정보에 따라 열차의 속도 또는 열차의 상태를 제어하는 PLC부(135) 및 선택스위치부(133)와 PLC부(135) 사이에 배치되어 선택스위치부(133)와 PLC부(135)를 전기적으로 연결시키는 단자함부(137)를 포함할 수 있다. PLC부(135)는 후술할 LCC시뮬레이터장치(150)와 무선으로 통신을 할 수 있는 무선모듈을 포함할 수 있다. 이러한 PLC부(135)는 LCC시뮬레이터장치(150)와 TCP/UDP를 이용하여 열차에 대한 모든 정보를 제공하거나 제공받을 수 있다. 예를 들어 PLC부(135)는 열차등록요청, 스케줄확인, 열차상태보고, 주행로지정요청, 선로변상태보고, 열차해제요청 등을 제공할 수 있으며, 열차등록재요청, 스케쥴전송, 주행로지정, 주행로취소, 비상정지명령, 열차해제 등을 제공받을 수 있다. LCC시뮬레이터장치(150)는 차상제어장치(110)와 열차시뮬레이터장치(130)로부터 열차에 대한 열차정보를 제공받아 분석하고, 분석된 열차정보를 디스플레이하고, 선로변을 제어할 수 있는 선로변신호를 출력할 수 있다. 이러한 LCC시뮬레이터장치(150)는 열차시뮬레이터장치(130)로부터 열차에 대한 열차정보를 제공받는 스위칭허브부(151), 스위칭허브부(151)로부터 열차정보를 제공받아 분석하고, 분석된 열차정보를 디스플레이하거나 저장하는 메인컴퓨터부(153), 메인컴퓨터부(153)에 외부정보를 입력할 수 있는 외부입력부(155) 및 열차에 대한 열차정보를 무선통신을 통해 제공받는 무선모듈부(157)를 포함할 수 있다. 스위칭허브부(151)는 PLC부(135)와 TCP/UDP를 이용하여 열차에 대한 모든 정보를 제공하거나 제공받을 수 있다. 메인컴퓨터부(153)는 분석된 열차정보를 실시간으로 디스플레이할 수 있는 모니터부(153a)()를 포함할 수 있다. 이러한 모니터부(153a)는 터치 스크린으로 형성될 수도 있다. 이와 같이 모니터부(153a)가 터치스크린으로 형성될 경우 외부입력기능도 포함할 수 있다. 또한, 메인컴퓨터부(153)는 열차정보를 저장할 수 있는 저장부(미도시)를 포함할 수 있으며, 열차정보는 날짜별, 시간별, 장소별, 사고이력별 등등 다양한 기준으로 분류되어 저장될 수 있으며, 이와 같이 분류되어 저장된 열차정보는 모니터부(153a)를 통해 디스플레이될 수 있다. 또한, 도시되지 않았지만 메인컴퓨터부(153)는 열차상태에 이상이 발생하거나 열차가 선로변을 이탈하거나 선로변 주변에 이상이 발생하였을 경우 관리자에 알려줄수 있는 알림부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 즉, 메인컴퓨터부(153)는 분석된 열차정보가 설정된 기준범위를 벗어날 경우 알림부(미도시)를 통해 경고나 위험이 발생한 것에 대해 알릴 수 있다. 무선모듈부(157)는 차상제어장치(110), 열차시뮬레이터장치(130) 및 후술할 선로변제어장치(170)와 무선통신을 통해 열차정보를 제공하거나 제공받을 수 있다. 선로변제어장치(170)는 차상제어장치(110) 또는 LCC시뮬레이터장치(150)로부터 선로변신호를 제공받아 선로변을 제어할 수 있는 제1 선로신호와 제2 선로신호를 출력한다. 이때 선로변제어장치(170)는 무선통신을 통해 차상제어장치(110) 또는 LCC시뮬레이터장치(150)로부터 선로변신호를 제공받을 수 있다. 이러한 선로변제어장치(170)는 선로의 방향을 전환시킬 수 있는 선로모형차단기(191)를 제어할 수 있는 선로전환제어부(171)와 건널목의 통행여부를 선택할 수 있는 건널목모형차단기(193)를 제어할 수 있는 건널목차단제어부(173)를 포함할 수 있다. 선로전환제어부(171)는 선로의 방향을 전환시킬 수 있는 선로모형차단기(191)를 제어할 수 있는 제1 선로신호를 출력할 수 있다. 이때, 제1 선로신호는 선로를 주행하는 열차에 대한 정보를 체크하여 주행하는 열차마다 선로의 방향을 전환시킬 수 있는 열차정보를 포함할 수 있다. 이에 따라, 선로전환제어부(171)는 열차정보에 따라 선로의 방향을 전환하여 열차가 목적지까지 정확하게 주행하도록 유도할 수 있다. 건널목차단제어부(173)는 건널목의 통행여부를 선택할 수 있는 건널목모형차단기(193)를 제어할 수 있는 제2 선로신호를 출력할 수 있다. 이때, 제2 선로신호는 건널목을 통과하는 열차의 통과시간 등을 고려하여 건널목을 차단하거나 건널목을 오픈할 수 있는 열차정보를 포함할 수 있다. 이에 따라, 건널목에서 발생하는 안전사고를 미연에 방지할 수 있다. 선로장치(190)는 선로변제어장치(170)로부터 제1 선로신호와 제2 선로신호를 제공받아 선로의 방향을 전환하거나 건널목의 통행여부를 선택한다. 이러한 선로장치(190)는 제1 선로신호를 제공받아 선로의 방향을 전환하는 선로모형차단기(191)와 제2 선로신호를 제공받아 건널목의 통행여부를 선택하는 건널목모형차단기(193)를 포함할 수 있다. 선로모형차단기(191)와 건널목모형차단기(193)는 도 2 또는 도 3에 도시된 바와 같이, 현장에서 사용되는 실제 선로전환기 및 건널목차단기와 실질적으로 동일한 크기로 제작되거나 크기만 축소하여 제작되되, 실질적으로 동일한 동작과 기능을 가질 수 있다. 선로모형차단기(191)와 건널목모형차단기(193)의 크기는 실험실의 주변환경에 따라 다양한 크기로 제작될 수 있다. 즉, 선로모형차단기(191)와 건널목모형차단기(193)는 현장에 사용되는 실제 선로전환기와 실질적으로 동일하게 동작함으로써, 정상 및 비상운영 시나리오를 구현하는 동안 발생되는 오동작 및 오류를 용이하게 체크할 수 있다. 이에 따라, 현장에서 실제로 동작하는 선로전환기 및 건널목차단기의 오동작 및 오류에 대해서 정확하게 유추할 수 있어 선로전환기 및 건널목차단기의 오동작 및 오류를 미연에 효율적으로 방지하는 동시에 빠르게 해결할 수 있다. 지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명의 일실시 예에 따른 열차제어 시뮬레이션 시스템(100)은 차상제어장치(110), 열차시뮬레이터장치(130), LCC시뮬레이터장치(150), 선로변제어장치(170) 및 선로장치(190)로 구성되어 실제와 최대한 유사한 환경을 제공함으로써, 정상 및 비상운영 시나리오를 완벽하게 구현할 수 있을 뿐만 아니라 성능평가를 효율적으로 수행할 수 있다. 한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110: 차상제어장치 130: 열차시뮬레이터장치
131: DMI 133: 선택스위치부
135: PLC부 137: 단자함부
150: LCC시뮬레이터장치 151: 스위칭허브부
153: 메인컴퓨터부 153a: 모니터부
155: 외부입력부 157: 무선모듈부
170: 선로변제어장치 171: 선로전환제어부
175: 건널목차단제어부 190: 선로장치
191: 선로모형전환기 193: 건널목모형차단기 |
