자동운행 차량 시스템에서 차량의 경로를 제어하는 제어 시스템 및 제어 방법 document_id A220623112467

PRT 시스템은 승객의 요청에 의해 개별적인 운송 서비스를 제공하는 소형 차량을 포함한다. 본 발명은 차량이 궤도 형태의 단방향 궤도로 연결된 역사, 합류점 및 분기점으로 이루어진 망을 형성하는 선로 위를 운행하도록 되어있는 PRT과 같은 자동운행 차량시스템에 관한 것이다. PRT은 소형 및 경량으로 건설할 수 있으므로, 기존의 도시철도 및 시가전차와 같은 교통 시스템에 비해 PRT 안내궤도(궤도)의 구조가 경량이 되도록 해준다. 따라서, PRT의 건설 비용은 기존의 대체 가능한 교통수단의 건설 비용에 비해 훨씬 저렴하다. PRT는 보다 환경친화적이며, 그 이유는 시각적 영향이 적고, 저소음이며 또한 국부적 공기오염을 일으키지 않기 때문이다. 또한, PRT의 역사는 기존에 이미 건물 내부에 건설될 수 있다. 다른 한편으로, 차량간 운행간격/ 안전거리를 비교적 짧게 유지할 수 있기 때문에, PRT 시스템의 교통 용량은 기존의 버스나 시가 전차와 같은 교통수단과 비슷하다. PRT 시스템의 안내궤도/선로망은 일반적으로 단방향의 궤도, 및 후방 궤도가 두 개 이상의 전방 궤도를 형성하도록 분기되는 소위 분기 노드 또는 분기점으로 불리는 노드들뿐만 아니라 두 개 이상의 후방 궤도들이 한 개의 전방 궤도를 형성하는 소위 합류 지점 또는 합류점으로 불리는 노드들을 포함한다. 궤도는 두 노드 사이의 궤도구간으로 정의된다. 분기점으로 진입하는 차량에 대한 주요 이슈는 진행 방향을 선택하는 것인 반면에 합류점으로 진입하는 차량에 대한 주요 이슈는 안전, 효율, 및 승객들을 위한 편안함 등이다. 본 출원은 차량의 경로 선택과 관련된 내용이기 때문에, 본 출원에서 언급되는 노드는 분기점을 의미하며 또한 본 출원에서 언급되는 궤도는 분기점과 분기점을 연결하는 궤도를 의미한다. 일반적으로, 합류 지점에서는 두 개의 차량 흐름이 합류하며 그 결과 합류 지점은 용량에 대한 잠재적 병목구간이다. 일단 합류 지점을 통과한 차량은 다음 합류 지점까지 자유롭게 전방망을 통과할 수 있다. 따라서, 합류 지점의 용량은 전체 시스템 용량을 결정짓는다. 정류장에 정차할 차량이 주 궤도상을 운행 중인 차량의 진행을 방해하지 않도록 정류장은 통상 주 궤도 외부의 지선 상에 위치한다. 그러나, 정류장은 주 궤도 상에 위치할 수도 있다. 일반적으로, PRT 시스템은 차량의 속도와 차량간 간격을 제어하기 위한 제어시스템을 구비하고 있다. PRT 시스템을 제어하기 위한 방법으로는 크게 두 가지가 이용된다. 동기식 제어를 이용하면, 궤도망 내에서 허용된 모든 속도에 대해 안전거리를 확보하도록 결정된 시간 간격을 가지고서 차량이 동기적으로 이동하는 슬롯을 따르도록 한다. 차량이 역사를 출발하기 전에 목적지에 이르는 슬롯을 할당받는다. 합류 지점 통과를 위한 모든 예약은 중앙 컴퓨터에 의해서 관리된다. 많은 부하가 걸린 시스템에서, 차량들은 빈 슬롯을 기다리기 위해 오랫동안 대기(공간을 확보)해야 하며, 특히 진행 경로가 몇 개의 합류 지점들을 통과하는 경우에는 더욱 그러하다. 안전과 관련해서는, 모든 차량들이 자신에게 할당된 슬롯을 따르는 한, 합류 지점에서의 차량간 충돌은 발생하지 않는다. 비동기식 제어를 이용하면, 예를 들어 합류 지점 충돌은 자동차 교통에서와 마찬가지로 해결된다. 간선궤도에 빈 슬롯이 생기자마자 차량은 역사에서 출발 할 수도 있지만, 합류 지점을 통과하기 전에 속도를 늦추거나 심지어 정차해야 하는 경우도 발생한다. 합류 지점을 통과하는 교통은 중앙 제어기가 아닌 국부적인 합류점 제어기에 의해 제어된다. 미합중국 특허 제 3,661,092호는 교통시스템과 이 교통시스템에서 차량을 관리하기 위한 제어시스템을 개시하고 있다. 이러한 제어시스템은 시스템의 주 이동경로에 진입하거나 이동경로를 빠져나오는 차량에 대해 향상된 제어를 제공한다. 교통시스템은 차량이 진행하는 소정의 이동경로를 가지고 있다. 각 차량은 정류장에서 제어시스템에 의해 지정된 슬롯을 향해 출발하게 되며, 또한 차량에 장착된 회로는 바람직한 슬롯 지점을 감지하며 또한 차량을 슬롯 내에 유지하도록 속도를 조정한다. 안내 궤도 상에 있는 모든 차량은 계속해서 중앙 제어기의 제어를 받게 되며 또한 정해진 속도/간격 관계에 따라 동시에 운행된다. 전체적인 운행경로는 차량이 출발하기 전에 결정되며, 그 결과 차량의 출발 전에 예상되는 차량의 정체가 치유될 수 있다. 미합중국 특허 제4,018,410호는 차량들이 정류장 또는 야적장에서 그들의 최종목적지를 향하여 가능한 승객에 의한 개입이 없이 연속적으로 보내지도록 설계되며 또한 설치된 특수한 교통망에서의 승객 및 화물의 자동운송 및 분배방법에 대해 개시하고 있다. 경로의 운행계획은 필요한 시점에 운행에 소요되는 최소시간을 고려하여 계산한 결과가 어떤 임계치에 이르지 않았을 경우에 망의 구간의 함수로서 출발 전에 자동으로 선택된다. 모든 경로는 출발 전에 계획되기 때문에, 차량의 출발 전에 예상되는 차량의 정체를 치유될 수 있다. 교통 부하는 변할 수 있으며, 따라서 목적지에 이르는 최소 소요시간을 가진 경로는 수시로 변한다. 교통부하는 합류 지점에서의 대기열 및 정체와 러시아워 등에 따라 변동될 수 있다. 게다가 교통부하는 하루중, 주중 및 연중에 수시로 변한다. 비동기 제어의 중요한 장점은 운행 중에 경로를 바꿀 수 있는 능력이다. 미합중국 특허출원 제2004/0172174호는 다수의 이웃하는 계획영역 사이에 공통궤도의 경계요소(boundary element)를 가진 다수의 계획영역으로 나누어지는 철도망에서 경계요소를 통과하는 열차의 운행을 제어하기 위해 지역 조정자(local coordinating agent)을 이용해서 다수의 열차의 운행을 제어하기 위한 시스템과 방법을 개시하고 있다. 개별 계획영역을 위한 지역별 운행계획은 다른 계획영역용 운행계획과는 별개로 수행된다. 계획영역은 지역 조정자(local coordinating agent)에 의해 결정된 경계요소를 통해 열차의 도착과 출발순서를 관리하도록 강제된다. 지역 조정자(local coordinating agent)는 계획영역내의 한 영역에서 혼잡이 발생하는 경우에 배압(back pressure)을 제공하기 위하여 계획영역에 의해 제공된 혼잡거리(congestion metric)를 고려한다. 이러한 응용은 계획 영역내에서 혼잡이 발생한 이후에 수행되는 혼잡 조정에 대응한다. 따라서, 혼잡이 발생할 경우에, PRT 시스템과 같은 자동운행 차량 시스템 내에서 혼잡이 발생할 경우에 효과적으로 차량의 경로를 재설정하는 것이 여전히 문제가 된다.