자동운행차량시스템의 합류제어방법과 합류제어시스템 document_id A220623070978

PRT시스템(PRT, Personal Rapid Transit)은 개별 승객의 요청에 의하여 운행하는 소형 차량을 구비한다. 역사와 궤도로 이루어진 교통망을 운행하는 PRT시스템과 같은 것을 말하며 방향성을 가지고 운행하면서 분기 및 합류를 실시한다. PRT시스템은 기존의 도시철도, 시가전차와 같은 교통 시스템에 비하여 그 운행궤도의 구조가 상대적으로 단순하며 경량으로 건설할 수 있다. 따라서 PRT시스템의 건설 비용은 기존의 대체 가능한 교통수단에 비해 저렴하다. PRT시스템은 도시경관을 해치는 시각적 영향이 적고, 저소음이며 공기오염을 줄일 수 있으므로 환경친화적이다. 또한 PRT시스템의 역사(驛舍)는 기존에 이미 건설된 일반 건물 안에 설치할 수도 있다. 차량 사이의 운행간격, 안전거리를 짧게 유지할 수 있기 때문에 PRT시스템의 교통용량은 기존의 버스나 시가 전차와 같은 교통수단과 비슷한 교통용량을 유지할 수 있다. 또한 운행 중인 차량이 정지할 차량에 의해 차량의 진행 상태를 방해받지 않도록 역사를 주궤도에서 분리하여 지선(支線) 위에 오게 한다. PRT시스템의 궤도망은 단방향의 궤도와 분기/합류 지점으로 이루어진다. 두 방향 이상의 차량이 진입하여 합류하는 지점을 합류점, 한 개의 진입궤도가 두 개 이상의 진출궤도로 나누어지는 지점을 분기점이라고 한다. 분기점에 진입한 차량은 진행 방향을 선택하는 것이 중요하지만, 합류점에 진입하는 차량에는 안전, 효율, 승객 편의성 문제가 중요하다. 본 발명은 PRT시스템 교통망에서 안전하며 효율적으로 합류할 수 있게 하는 방법에 관한 것이며, 이것은 다른 자동운행차량의 교통망에도 해당한다. 일반적으로 합류점은 두 흐름의 차량 행렬이 합류하기 때문에 시스템의 용량을 제한하는 병목구간으로 작용할 수 있다. 일단 합류점을 통과한 차량은 다음 합류점까지 별다른 제한 없이 자유주행이 가능하다. 따라서 합류점의 용량은 전체 시스템 용량을 결정짓는 요소이다. 일반적인 자동운전차량 시스템의 경우에 두 개 이상의 궤도가 합류되는 합류점을 갖는 경우가 없으나, 본 발명에서 제안한 방법의 경우에는 두 개 이상의 궤도가 합류하는 경우에 적용할 수 있다. PRT시스템 망에서 합류점은 차량의 충돌이 발생할 수 있는 곳이며 따라서 안전이 중요한 부분이다. 차량 사이의 안전거리를 감시하는 일반적인 방법만으로는 합류점에서의 안전을 확보하기가 어렵다. 일반적으로 PRT시스템은 차량 사이의 속도와 거리를 제어하기 위한 속도제어시스템을 가지고 있다. PRT시스템에서 차량을 제어하기 위한 방법은 크게 두 가지가 사용된다. 동기식 제어(synchronous control)는 PRT시스템망 내에서 차량이 최고 속도로 운행하더라도 앞차와의 안전거리를 확보할 수 있는 시간 간격을 결정하고, 이렇게 결정된 일정한 시간간격을 유지하며 궤도 위를 가상적으로 이동하는 위치정보들을 생성하여, 이 정보에 맞추어 차량을 운행하는 방식이다. 동기식 방법의 경우에 차량이 역사를 출발하기 전에 목적지까지의 모든 시간과 위치 정보를 미리 할당받으며 차량이 합류점을 통과하기 위해서는 중앙제어 컴퓨터의 통제를 받아야 한다. 운행하는 차량이 늘어날수록 망 내에서 다른 차량에 의해 점유되지 않은 시간과 위치정보를 할당받기 위해 대기하는 시간이 길어지게 되며, 특히 다수의 합류점을 통과하는 경우에는 상황이 더 악화된다. 동기식 시스템의 실제 선로용량은 이론적으로 계산된 선로용량의 65% 정도에 그친다. 안전에 관련된 부분에서는 모든 차량들이 자신에게 할당된 시간과 위치 정보를 따라 운행되는 한 합류점에서 차량 사이의 충돌은 발생하지 않는다. 비동기식 제어(asynchronous control)의 경우, 합류시 차량 사이의 충돌방지는 통상의 차량교통에서처럼 국소적으로 이루어진다. 차량은 간선궤도가 비어 있으면(간선궤도에 대한 시간과 위치 정보를 할당받으면) 역사를 즉시 출발할 수 있지만, 합류점의 상태에 따라 진입하기 전에 속도를 늦추거나 정차해야 하는 경우도 생긴다. 합류점을 통과하기 위한 통제는 중앙통제식 제어가 아닌 독립적인 영역제어기에 의해 이루어진다. 빈번하게 과부하가 걸리는 합류점에서의 혼잡을 피하기 위해 가변경로검색을 통해 우회로를 찾아 혼잡을 줄일 수 있다. 합류점의 용량을 최대 100% 활용할 수 있으며, 차량들은 필요시 가변적으로 경로를 재검색하여 우회할 수 있다. 이 때문에 비동기식 제어방식이 일반적으로 동기식 제어방식보다 더 나은 시스템 용량을 가지며 경로설정에 대한 유연성과 혼잡에 대한 향상된 대응능력을 가진다. 발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술 US 2004/0225421은 PRT시스템과 중앙제어기/노변제어기 및 차량제어기에 의하여 차량의 운행을 제어하는 방법에 대하여 설명하고 있다. 노변제어기가 접근하는 차량을 식별하면 적절한 스위치 전환이 이루어지고 중앙제어기로부터 전달된 명령에 따라 검증이 이루어진다. 하지만 이 기술에서는 어떻게 안전하고 부드럽게 합류제어를 할지에 대해서는 설명하지 않고 있다. DE 1.377.713은 예컨대 도로교통과 같은 교통시스템에서 자유주행하는 차량과 관련된다. 이 기술은 각각의 교통흐름이 있는 두 개의 도로가 하나의 도로로 합쳐지는 입구의 차량합류방법에 대해 설명하고 있다. 차량의 동작은 차량간의 통신에 의존하여 이루어지고 항상 먼저 들어온 차가 먼저 서비스되는 방식이다. 이 방법은 운전자에 의해 조작되는 수동방식이기 때문에, 운전자가 차량 내부에서 거리의 측정 및 시스템을 보조하게 된다. 이러한 방법은 PRT시스템에 적용할 수 없다. 도로교통에서 쓰이는 신호등 기능도 PRT시스템에서 합류점에서 충돌하는 것을 방지하기 위해 사용할 수 있으나 차량이 정차와 가속을 자주 해야 하고, 따라서 필요 이상의 차량 사이의 간격을 유지해야 하며 합류점에서의 속도를 떨어뜨리기 때문에 시스템의 용량을 나쁘게 한다.