승강장 영상정보를 이용한 열차비상정지용 관제 제어 시스템 { center control system for train emergency stop using Platform vision information }
본 발명은 승강장 영상정보를 이용한 열차비상정지용 관제 제어 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 설명하면 승객의 선로 추락 등으로 인한 위험상황의 발생시에 승강장의 영상 기반 승강장 모니터링 시스템으로부터 비상정지제어정보를 수신받는 관제실에서 해당 승강장에 진입하는 열차를 비상제동하여 열차진입을 차단함으로써 승강장 내에서의 열차추돌에 의한 안전사고를 예방할 수 있는 승강장 영상정보를 이용한 열차비상정지용 관제 제어 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 철도는 대규모의 운송수단으로 대중적이면서도 편리한 교통수단으로 자리잡고 있다. 하지만 철도는 많은 승객이 이용하기 때문에 단한번의 안전관리 미숙으로 수많은 인명피해가 발생할 수 있다. 특히, 최근 들어 지하철의 승강장(platform)에서의 낙상(落傷)에 의한 인명사고, 출퇴근 혼잡 시간대에 옷이나 신체 일부가 열차의 출입문에 끼이는 사고, 승 강장과 철도차량 사이의 틈에 승객의 일부가 빠지는 사고 등 철도내의 안전사고는 더욱 빈번해지고 있다. 물론, 이와 같은 승강장내 안전사고를 감시하기 위해 현재 지하철 역구내 등에는 CCTV를 설치 운영하고 있는 실정이지만, 상기 CCTV는 운영자가 사령실 또는 역무실에서 지속적으로 모니터링하고 있어야 하므로, 긴급상황 발생시 즉각적인 인지 및 이에 대한 대처방안의 수립이 어렵고 수동적이고 제한적으로 운영되고 있어 긴급상황에 대한 자동 인식 및 신속한 대처가 어려운 문제점을 가지고 있었다. 한편, 최근에는 승객의 선로 추락사고를 사전에 차단하기 위해 스크린 도어 (PSD)의 설치를 확대하고 있으나, 모든 승강장에 설치하기에는 경제적인 부담이 크고, 특히 지상(地上) 승강장일 경우에는 주변 경관을 차단하여 승객들의 답답함을 가중시킬 수 있는 단점도 가지고 있다. 또한 열차가 정위치에 정차하지 못할 경우 스크린도어의 개폐에 문제가 발생할 수 있고, 스크린 도어와 열차 사이의 틈에 인체나 물체가 끼었을 경우에 대하여 대비가 어렵다. 물론, 이와 같은 문제점을 해소하기 위해 본 출원인은 등록특허 제0876661호 영상 기반 승강장 모니터링 시스템을 제시한 바 있다. 이는 승강장 내에서의 긴급 및 위급 상황에 대하여 신속하고 정확하게 상황을 인지하고 대처할 수 있도록 승강장의 위험 영역을 모니터링 하는 시스템에 관한 것으로, 카메라를 이용하여 획득되는 영상 정보를 이용하여 승강장내에서 열차 및 물체를 검지하여 물체의 추락여부를 판별하여 모니터링 정보를 생성하는 정보수집부와, 상기 정보수집부의 모니터링 정보를 이용하여 경보메시지를 생성하는 정보퓨전부와, 정보퓨전부의 경보메시지 정보를 수신장치에 전송하는 정보제공부로 구성된다. 이와 같은 구성에 의해 승강장 내의 열차가 진입하는 열차 영역과 물체가 추락할 수 있는 위험 영역에 물체가 들어왔을 경우와 같이 승객의 위험요소가 감지되는 경우 카메라 영상 프레임의 움직임 정보를 역추적하여 물체의 추락 위험 등을 판별하여 신속하고 정확하게 대처할 수 있어 소중한 인명과 재산피해를 최소화하는 장점이 있다. 그러나, 상기 등록특허의 경우 상술한 장점이 있음에도 불구하고, 승객의 선로 추락과 같은 위급상황 발생시에 열차의 비상정지가 필요하지만 정보퓨전부는 단순히 수신자(예를 들면 사령실 직원, 역무원, 진입 열차 운전자)의 특성에 맞게 세분화하여 경보메시지를 생성하여 발송함에 따라 경보메시지를 분석하고 그에 따른 적절한 조치를 수동으로 해야하므로 의사판단과 조작으로 인한 시간이 많이 소요되므로 분초(分秒)를 다투는 긴급상황에서 신속한 대처가 불가능한 문제점을 갖고 있다.
따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 승강장에서의 승객 추락 등을 감지하는 영상 기반 승강장 모니터링 시스템으로부터 열차의 진입을 금지하는 비상정지제어정보를 관제실에서 수신하면 해당 승강장으로 열차가 진입시에 정지하도록 제어함으로써 승강장 내로의 열차 진입을 예방하는 승강장 영상정보를 이용한 열차비상정지용 관제 제어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은; 관제실에 설치되되 승강장 선로로의 승객 추락을 감지하는 영상 기반 승강장 모니터링 시스템으로부터 승강장의 위험상황 인식으로 인해 생성되는 비상정지제어정보를 수신하는 관제수신기와; 상기 관제수신기로 수신된 비상정지제어정보를 수신받는 운영자콘솔과; 상기 운영자콘솔로부터 비상정지제어정보를 전송받으면 열차를 비상제동하도록 제어하는 열차자동운행제어용컴퓨터와; 상기 열차자동운행제어용컴퓨터의 비상정지제어정보를 위험상황에 처한 승강장의 현장 신호설비로 전송하는 사령정보전송장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 승강장 영상정보를 이용한 열차비상정지용 관제 제어 시스템을 제공한다. 이때, 상기 현장 신호설비로 비상정지제어정보가 수신되면 연동역 현장에 전송하여 승강장 진입전 열차 비상정지 체결을 위하여 열차자동정지장치(ATS)에는 현 장 신호기 현시조건을 정지상태로 하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 현장 신호설비로 비상정지제어정보가 수신되면 열차자동제어장치(ATC) 또는 열차자동운전장치(ATO)에는 지상신호에서 차상으로 송신하는 속도코드를 'zero code'로 송신하는 것을 특징으로 한다. 그리고, 상기 관제수신기는 상기 영상 기반 승강장 모니터링 시스템으로부터 승객 추락으로 인해 생성되는 비상정지제어정보를 무선 또는 유선 방식으로 수신하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 영상 기반 승강장 모니터링 시스템은; 승강장 선로쪽의 열차 영역 내에서 물체를 검지하는 정보수집부와, 상기 정보수집부에서 수집된 검지정보를 분석해 사람인지 여부와 거리를 판별하여 열차의 정지가 필요한 경우 비상정지제어정보를 생성하는 정보분석부와, 상기 정보분석부의 비상정지제어정보를 상기 관제수신기로 전송하는 정보송신부로 구성되는 것을 특징으로 한다. 그리고, 상기 정보수집부는; 승강장의 선로 쪽으로 향하도록 설치되어 선로상에 위치한 물체가 생물체인지를 판별하기 위한 영상을 획득하는 열화상카메라와, 상기 승강장의 선로에 위치하는 물체와의 거리를 측정하기 위한 영상을 획득하는 스테레오카메라로 구성되며 상기 열화상카메라의 적외선영상과 스테레오카메라의 스테레오영상은 상기 정보분석부로 전송되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 정보수집부는 승강장의 하부에 승강장에서 사람이 추락하는 경우 감지하는 적외선센서가 더 포함되는 것을 특징으로 한다. 그리고, 상기 정보분석부는; 상기 열화상카메라를 통해 촬영된 적외선영상을 이용해 생물체인지를 판별하고, 스테레오카메라를 통해 촬영된 스테레오영상을 이용해 물체와의 거리를 연산한 후, 상기 열화상카메라의 적외선영상의 물체가 생물체인 경우 물체와의 거리정보를 이용해 생물체의 크기를 연산하여 사람의 크기로 판별되는 경우 열차의 비상정지를 유도하기 위한 비상정지제어정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 승강장에서의 승객 추락 등의 위험 상황이 발생되는 경우 승강장을 모니터링하는 영상 기반 승강장 모니터링 시스템에서 생성된 비상정지제어정보를 관제실의 운영자콘솔에서 수신받아 열차를 비상제동시켜 승강장 내로의 열차 진입을 통제함으로써, 승강장 내에서의 사고를 신속하게 예방할 수 있는 장점이 있다. 특히, 관제실의 책임자 또는 열차의 기관사가 의사판단을 하는 과정을 거치지 않고 자동으로 대처할 수 있게 됨에 따라 승강장 내에서 발생되는 비상상황에 대한 신속한 대응을 할 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명에 따른 승강장 영상정보를 이용한 열차비상정지용 관제 제어 시스템을 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다. 이때, 도 1은 본 발명에 따른 승강장 영상정보를 이용한 열차비상정지용 관제 제어 시스템 구성도이고, 도 2는 본 발명의 영상 기반 승강장 모니터링 개념도이고, 도 3은 본 발명의 영상 기반 승강장 모니터링 시스템의 구성도이고, 도 4는 본 발명의 관제설비 구성도이고, 도 5는 본 발명의 현장 신호설비 구성도이고, 도 6은 본 발명에 따른 승강장 영상정보를 이용한 열차비상정지용 관제 제어 흐름도이다. 도 1에 의하면, 본 발명에 따른 승강장 영상정보를 이용한 열차비상정지용 관제 제어 시스템은 승강장 선로로의 승객의 추락이나 열차 문틈에 끼임 등과 같은 위험상황을 감지하는 영상 기반 승강장 모니터링 시스템(100)으로부터 승객 추락 등을 감지하는 경우 생성되는 비상정지제어정보를 수신하는 관제실(3)의 관제수신기(210)와, 상기 관제수신기(210)로 수신된 비상정지제어정보를 수신받으면 해당 승강장으로 진입하는 열차를 비상정지시키기 위해 비상정지제어정보를 전송하는 운영자콘솔(212)과, 상기 운영자콘솔(212)로부터 비상정지제어정보를 전송받으면 열차(10)를 비상제동하도록 제어하는 열차자동운행제어용컴퓨터(TCC)(214)와, 상기 열차자동운행제어용컴퓨터(214)의 비상정지제어정보를 위험상황에 처한 승강장의 현장 신호설비(300)로 전송하는 사령정보전송장치(CDTS)(216)로 구성된다. 이때, 상기 현장 신호설비(300)로 비상정지제어정보가 수신되면 연동역 현장에 전송하여 승강장 진입전 열차 비상정지 체결을 위하여 ATS의 경우 현장 신호기 현시 조건을 정지, ATC/ATO의 경우 지상신호에서 차상으로 송신하는 속도 코드를 'Zero Code'로 송신하여 열차를 정지시키게 된다. 한편, 상기 영상 기반 승강장 모니터링 시스템(100)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 승강장 승객 위험 요소를 영상처리 기술을 통해 즉각적으로 인지하고 상황에 대한 신속한 대처를 할 수 있도록 하기 위해 승강장(1) 선로(2)쪽의 열차 영역 내에서 물체를 검지하는 정보수집부(110)와, 상기 정보수집부(110)에서 수집된 검지정보를 분석해 사람인지 여부와 거리를 판별하여 열차의 정지가 필요한 경우 비상정지제어정보를 생성하는 정보분석부(120)와, 상기 정보분석부(120)의 비상정지제어정보를 관제실(3)의 관제수신기(210)로 전송하는 정보송신부(130)로 구성된다. 이하, 각각의 구성요소들을 좀 더 상세히 설명한다. 먼저, 상기 정보수집부(110)는 승강장(1)의 화재나 승객의 선로추락 또는 끼임과 같은 위험 상황을 검지하고 인지한다. 이를 위해 상기 정보수집부(110)는 승강장(1)의 선로(2) 쪽으로 향하도록 설치되되 농염에 의해 전방주시가 불가능한 상황에서 적외선 감지방식을 이용하여 선로상에 위치한 물체가 생물체인지를 판별하기 위한 영상을 획득하는 열화상카메라(112)와, 상기 승강장(1)의 선로(2)에 위치하는 물체와의 거리를 측정하기 위한 영상을 획득하는 스테레오카메라(114)로 구성된다. 이때, 상기 정보수집부(110)는 승강장(1)의 하부에는 선로(2)쪽 감지 영역의 물체를 감지하는 적외선센서(116)를 일정간격을 유지하며 약 30cm 높이로 다수개 설치한다. 따라서, 승강장에서 승객과 같은 사람이 추락하는 경우 적외선센서(116)를 통해 감지함에 따라 추락 유무에 대한 판단정보로 활용할 수 있게 된다. 특히, 상기 정보수집부(110)는 하나의 승강장(1)에 적어도 하나 이상 설치되어 특정 위치마다 열차 및 물체에 대한 영상정보를 획득하고 이를 이용하여 선로 추락이나 위험을 검지하게 된다. 한편, 상기 정보분석부(120)는 선로상에 위치하는 물체가 일정 크기 이상인 경우 사람 혹은 열차진행에 이상을 줄 수 있는 장애물인가를 판별하여 필요에 따라 진입 열차를 비상정지시키기 위한 비상정지제어정보를 생성함으로써 진입열차를 통제 및 사고 대처를 수행할 수 있게 된다. 이와 같은 정보분석부(120)는 상기 정보수집부(110)에서 수집된 모니터링 정보를 이용하여 열화상카메라(112)를 통해 촬영된 적외선영상을 이용해 생물체인지를 판별하고, 스테레오카메라(114)를 통해 촬영된 스테레오영상을 이용해 물체와의 거리를 연산한 후, 상기 열화상카메라(112)의 적외선영상의 물체가 생물체인 경우 물체와의 거리정보를 이용해 생물체의 크기를 연산하여 사람의 크기로 판별되는 경우 열차의 비상정지를 유도하기 위한 비상정지제어정보를 생성한다. 좀 더 구체적으로 살펴보면 상기 정보분석부(120)는 먼저 상기 열화상카메라(112)를 통해 촬영된 적외선영상의 물체를 분석해 생물체인지를 판별한다. 한편, 상기 정보분석부(120)는 열화상카메라(112)를 통해 촬영된 적외선영상의 물체를 분석한 결과 생물체로 판별되더라도 이를 사람으로 무조건 인식하게 되는 경우 열차의 지연 등을 일으키는 원인이 될 수 있으므로, 상기 열화상카메 라(112)에서 촬영된 적외선영상을 분석한 결과 생물체로 인식되는 경우 스테레오카메라(114)에서 촬영된 스테레오영상을 분석하여 물체와의 거리를 연산하게 된다. 이와 같이 상기 정보분석부(120)는 물체와의 거리가 연산되면, 연산된 거리정보와 화면상의 물체의 크기 정보를 이용해 물체의 실제 크기를 계산할 수 있다. 이 경우 물체의 실제 크기가 일정크기 이상인 경우 사람으로 판정하고, 그 이하인 경우에는 고양이나 쥐 등으로 이해될 수 있으므로 무시할 수 있다. 따라서, 상기 정보분석부(120)는 영상에 포착된 물체가 생물체이면서, 그 물체의 크기를 계산하여 사람과 유사한 크기로 판별되는 경우 선로 추락 등으로 인해 사람이 선로상에 위치하는 것으로 판단하고 열차의 비상정지를 유도하기 위한 비상정지제어정보를 생성한다. 이 경우 사람으로 판정되더라도 승강장내에서 추락한 사람인지 여부는 별도의 적외선센서(116)를 통해 감지되는 정보를 이용할 수 있으며, 상기 적외선센서(116)를 통해 감지신호가 정보분석부(120)로 입력되는 경우 승강장(1)내의 승객이 추락하였다고 좀더 구체적으로 판단할 수 있게 된다. 또한, 상기 정보송신부(130)는 상기 정보분석부(120)에서 생성된 비상정지제어정보를 관제 제어 시스템(200)의 관제수신기(210)로 즉시 전송한다. 이를 위해 상기 정보송신부(130)는 장거리통신이 가능한 공지(公知)의 유선 또는 무선통신방식으로 구성되고, 상기 관제수신기(210)도 장거리무선통신이 가능한 공지(公知)의 유선 또는 무선방식으로 구성된다. 한편, 도 4에 의하면 모든 승강장 및 열차를 종합적으로 감시 및 제어하는 관제실(3)은 열차의 진로를 제어 및 감시할 수 있는 운영자콘솔(212)과, 전구간 설비의 고장상태 확인 및 고장 조치에 관한 기능을 담당하는 유지보수콘솔(218)과, 진로제어기능은 없으며 열차 감시만 가능한 감독관리콘솔(220)과, 열차의 자동운전과 관련된 사항을 총괄제어하는 열차자동운행제어용컴퓨터(214)과, 열차의 운행계획수립 및 운행실적관리 통계 수립을 위한 열차운행 실적관리용컴퓨터(DCC)(222)와, 관제실(3)의 설비와 연동역의 현장 신호설비(300)간의 정보 송수신을 담당하는 사령정보전송장치(CTDS)(216)와, 종합적인 상태를 감시하기 위한 대형표시반(LDP)(224)으로 구성된다. 이와 같은 관제실(3)의 운영자콘솔(212), 열차자동운행제어용컴퓨터(214), 사령정보전송장치(216)는 본 발명에 따른 승강장 영상정보를 이용한 열차비상정지용 관제 제어 시스템을 구성한다. 한편, 영상 기반 승강장 모니터링 시스템(100)에서 생성된 비상정지제어정보가 관제수신기(210)를 통해 운영자콘솔(212)로 입력되는 경우 신호관제설비의 운영자 콘솔을 활용하여 비상 정지 기능을 구현 가능하므로 운영자 콘솔의 내부 S/W를 수정함으로써 해결된다. 한편, 상기 운영자콘솔(212)은 비상정지제어정보를 열차의 운행을 종합적으로 제어하는 열차자동운행제어용컴퓨터(214)로 전송하여 상기 열차자동운행제어용컴퓨터(214)에서 그에 따른 비상정지제어정보를 체크한 후 사령정보전송장치(216)를 통해 현장신호설비(300)로 전송하여 열차를 비상정지시키게 된다. 이때, 상기 현장 신호설비(300)는 도 5를 참고하면, 역무실에 설치되어 관내 신호시설물의 상태감시 및 제어하고 각종 데이터를 관리하는 현장제어콘솔(LCC)(310)과, 역무실에 설치되어 관내 신호시설물의 상태감시 및 제어하는 현장제어판넬(LCP)(312)과, 관제실(3)의 사령정보전송장치(216)와 정보를 송수신하는 현장정보전송장치(LDTS)(314)과, 현장신호기 등을 제어하는 계전기랙(316)과, 열차의 위치를 검지하는 열차검지장치(TD)(318)와, 열차자동운행장치(ATO)(320)와, 열차자동제어장치(ATC)(322)와, 이들을 전자적으로 연동시키는 전자연동장치(EIE)(324) 및 인터페이스장치(326) 등이 있다. 따라서, 관제실(3)의 사령정보전송장치(216)에서 전송된 비상정지제어정보는 현장 신호설비(300)인 현장정보전송장치(314)를 통해 수신되어 전자연동장치(324)를 거쳐 계전기랙(316)의 비상계전기(316a)를 작동시켜 열차(10)를 비상정지시키게 된다. 이 경우 열차자동정지장치(ATS)의 경우에는 현장 신호기 현시조건을 정지상태로 하고, 열차자동제어장치(ATC) 또는 열차자동운전장치(ATO)의 경우에는 지상신호에서 차상으로 송신하는 속도코드를 'zero code'로 송신한다. 이하, 도 4 내지 도 6을 참고로 본 발명에 따른 승강장 영상정보를 이용한 열차비상정지용 관제 제어 시스템의 제어과정을 설명한다. 먼저, 승강장별로 설치된 영상 기반 승강장 모니터링 시스템(100)에서 생성된 비상정지제어정보가 관제수신기(210)를 거쳐 운영자콘솔(212)에 수신되면 ACK신 호를 반송해 주어 비상정지제어정보를 수신하였음을 확인시켜주게 된다. 또한, 상기 운영자콘솔(212)은 수신된 비상정지제어정보를 열차자동운행제어용컴퓨터(214)에 전달하게 되며, 상기 열차자동운행제어용컴퓨터(214)는 비상정지제어정보가 수신되면 ACK신호를 반송해 주어 비상정지제어정보를 수신하였음을 확인시켜주게 된다. 그리고, 상기 열차자동운행제어용컴퓨터(214)는 수신된 비상정지제어정보를 사령정보전송장치(216)에 전달하게 되며, 상기 사령정보전송장치(216)는 비상정지제어정보가 수신되면 ACK신호를 반송해 주어 비상정지제어정보를 수신하였음을 확인시켜주게 된다. 또한, 상기 사령정보전송장치(216)를 통해 현장 신호설비인 현장정보전송장치(LDTS)(314)로 전송 및 ACK신호를 반송해 주어 비상정지제어정보를 수신하였음을 확인한 후, 전자연동장치(324)를 거쳐 지상 계전기랙(316)의 비상계전기(316a)를 제어하여 비상정지를 설정함으로써 열차를 비상정지시키게 된다. 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 승강장 영상정보를 이용한 열차비상정지용 관제 제어 시스템 구성도. 도 2는 본 발명의 영상 기반 승강장 모니터링 개념도. 도 3은 본 발명의 영상 기반 승강장 모니터링 시스템의 구성도. 도 4는 본 발명의 관제 설비 구성도. 도 5는 본 발명의 현장 신호 설비 구성도. 도 6은 본 발명에 따른 승강장 영상정보를 이용한 열차비상정지용 관제 제어 흐름도. *** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *** 1: 승강장 2: 선로 3: 관제실 10: 열차 100: 영상 기반 승강장 모니터링 시스템 110: 정보수집부 112: 열화상카메라 114: 스테레오카메라 116: 적외선센서 120: 정보분석부 130: 정보송신부 200: 관제 제어 시스템 210: 관제수신기 212: 운영자콘솔 214: 열차자동운행제어용컴퓨터 216: 사령정보전송장치 |
