KR100471346B1 - 철도 분기기에서의 유무선을 이용한 원격 분기 선로 감시시스템 - Google Patents

철도 분기기에서의 유무선을 이용한 원격 분기 선로 감시시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원격제어시스템을 이용하여 감시자가 선로에 직접 나가지 않고도 모니터링부를 통해 정확하게 분기기 선로 상태를 점검할 수 있도록 한 선로 감시 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 적용되는 선로 감시 시스템은, 센서들로부터 실시간으로 데이터를 수집하여 시리얼 통신으로 데이터를 유/무선으로 전송하는 분기기시스템으로 이루어진 다수의 분기기시스템과, 상기 다수의 분기기시스템으로부터 데이터를 입력받아 각 분기기시스템의 데이터를 실시간으로 제어하는 다수 분기기 통신 제어부와, 상기 다수 분기기 통신 제어부의 제어에 따라 분기기시스템의 데이터를 시리얼 통신을 통해 전송받아 모니터를 통해 각 분기기시스템의 실시간 정보를 디스플레이하는 모니터링부로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 원격 분기 선로 감시 시스템을 적용함으로써 여러명의 선로원을 대신할 수 있어 비용절감과 선로의 점검시간을 단축할 수 있으며, 열악한 환경에 있는 선로상에 설치하여 분기 선로를 검측 관리함으로 안전성 확보와 재해 예방의 효과가 있다.

Description

철도 분기기에서의 유무선을 이용한 원격 분기 선로 감시 시스템{remote divergence track guard system using wire/wireless in railroad turnout}
본 발명은 철도 분기기의 선로 감시 시스템에 관한 것으로, 특히 원격제어시스템을 이용하여 감시자가 선로에 직접 나가지 않고도 감시제어부를 통해 정확하게 분기기 선로 상태를 점검할 수 있도록 한 원격 선로 감시 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 열차의 선로는 매우 열약한 환경에 노출되어 있다.
즉, 동절기에는 폭설과 결빙, 하절기에는 선로 열팽창, 강우, 먼지와 폐유 등에 복합적으로 작용되어 최악의 환경 상태이며, 이러한 조건에서도 선로가 정확하게 분기하고 있는지의 동작유무와 선로유지 상태를 선로원이 매일 점검을 통해 육안으로 감시하고 있다.
특히, 철도의 분기기(turnout)선로는 열악한 자연환경뿐만 아니라, 여러 종류의 레일과 크로싱 및 부품이 복합적으로 조립되어 이루어진 것으로 레일의 마모 및 선로의 변형이 자주 발생하여 잦은 유지 보수 및 고장 점검이 이루어져야 한다.
근래에는, 열차의 속도가 고속화됨에 따라 선로원이 직접 분기선로에 접근하여 선로 상태를 점검하기에는 안전상 위험이 따르며, 고속 운행에 따른 레일의 마모 및 선로의 변형도 빠른 시간에 이루어져 유지보수에 어려움이 따른다.
또한, 선로원의 일상점검을 통한 육안 점검은 분기기 시스템의 정확한 작동상태 및 특정 부위의 선로 상태를 점검하기에는 많은 시간이 소요되며, 정확한 갱환 시기와 보수 시기를 판단하기 어렵다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 원격제어시스템을 적용하여 선로가 정확하게 분기하고 있는지의 동작유무와 선로유지 상태를 원격으로 점검하여 분기시스템을 감시하는데 그 목적이 있다.
먼저, 본 발명에 적용되는 감지 및 측정 센서의 기능에 대하여 설명하면 다음과 같다.
거리 및 근접감지 센서(11)는 텅레일 첨단부 및 텅레일 절곡부, 스윙노즈 크로싱부에 설치하여 텅레일과 기본레일간의 밀착상태 및 개정상태, 포인트레일의 밀착 및 개정상태를 실시간으로 측정하여 차륜이 원활하게 통과할 수 있는지를 확인한다. 또한, 밀착 및 개정 상태가 부적합할 경우 PC 모니터상에 적색램프가 점멸되고 경고음이 발생한다.
온도감지 센서(12)는 분기기의 기본레일 및 스윙노즈부에 설치하여 레일의 실시간 온도를 측정하여 동절기 적정시기에 히팅장치가 작동하여 레일의 온도를 일정 온도 이상으로 유지시키는지를 감지하며, 기준온도 이하로 내려가면 경고음을 발생하여 히팅장치의 점검지시를 알려준다.
마모감지 센서(13)는 텅레일 첨단부 및 크로싱의 노즈부에 설치하여 텅레일 및 크로싱의 노즈부의 마모상태를 측정하여 기준 이상으로 마모되었을 경우 경고음을 발생하여 점검시기 및 갱환주기를 알려준다.
볼트풀림감지 센서(14)는 포인트부, 크로싱부, 가드부, 이음매부에 체결된 볼트에 설치하여 노후 또는 진동에 의하여 체결력의 저하 또는 파손시 경고음을 발생하여 점검 및 갱환 주기를 알려준다.
전환력측정 센서(15)는 텅레일 및 스윙노즈부의 포인트레일부에 설치하여 텅레일과 포인트레일 전환시 발생하는 전환력을 측정하여 알려주므로 전철기의 작동상태 및 레일의 교체시기를 예상할 수 있다.
진동감지 센서(16)는 포인트의 첨단부, 크로싱노즈부, 가드부 및 각 이음매부에 설치하여 진동량을 측정하여 노반 다지기 및 이음매부의 체결상태 점검시기를 알려준다.
도 1 은 본 발명에 적용되는 감시정보의 유선전송시 시스템 구성도로써, 이에 도시된 바와 같이 텅레일과 기본레일간의 밀착상태 및 개정상태, 포인트레일의 밀착 및 개정상태를 실시간으로 측정하여 차륜이 원활하게 통과할 수 있는지를 확인하는 거리 및 근접감지 센서(11)와, 레일의 온도를 일정 온도 이상으로 유지시키는지를 감지하는 온도감지 센서(12)와, 텅레일 및 크로싱의 노즈부의 마모상태를 측정하는 마모감지 센서(13)와, 포인트부, 크로싱부, 가드부, 이음매부에 체결된 볼트의 풀림여부를 감지하는 볼트풀림감지 센서(14)와, 텅레일과 포인트레일 전환시 발생하는 전환력을 측정하는 전환력측정 센서(15)와, 포인트의 첨단부, 크로싱노즈부, 가드부 및 각 이음매부의 진동량을 측정하는 진동감지 센서(16)와, 상기 센서(11∼16)들로부터 실시간으로 데이터를 수집하여 시리얼 통신으로 데이터를 유선 전송하는 감시부(20)와, 상기 감시부(20)로부터 전송된 데이터을 실시간으로 분석하는 통신제어부(30)와, 상기 통신제어부(30)로부터 전송된 데이터를 모니터를 통해 각 분기기의 실시간 정보로 디스플레이시키거나 프린터를 통해 출력시키는 모니터링부(40)로 구성된 것으로, 이의 작용을 설명하면 다음과 같다.
감시부(20)는 각 센서(11∼16)들로부터 레일의 밀착 및 개정 감지 데이터, 레일의 온도 데이터, 레일 및 크로싱의 마모 감지 데이터, 텅레일 및 노즈레일의 전환력 측정 데이터, 볼트풀림 감지 데이터, 진동 감지 데이터를 실시간으로 수집하여 시리얼통신을 통해 유선으로 그 데이터들을 전송한다.
통신제어부(30)에서는 상기 감시부(20)로부터 전송된 데이터들을 분석하여 모니터링부(40)의 PC로 전송한다.
모니터링부(40)에서는 상기 통신제어부(30)로부터 전송된 데이터를 PC 모니터 화면에 각 분기기의 실시간 정보로 디스플레이하여 감시자가 분기기의 선로 상태를 파악하게 한다.
또한, 상기 모니터링부(40)에서는 프린터를 통해 각 분기기의 실시간 정보를 출력시켜 감시자가 분기기의 선로 상태를 점검할 수 있게 된다.
도 2 는 본 발명에 적용되는 감시정보의 무선전송시 시스템 구성도로써, 이에 도시된 바와 같이 텅레일과 기본레일간의 밀착상태 및 개정상태, 포인트레일의 밀착 및 개정상태를 실시간으로 측정하여 차륜이 원활하게 통과할 수 있는지를 확인하는 거리 및 근접감지 센서(11)와, 레일의 온도를 일정 온도 이상으로 유지시키는지를 감지하는 온도감지 센서(12)와, 텅레일 및 크로싱의 노즈부의 마모상태를 측정하는 마모감지 센서(13)와, 포인트부, 크로싱부, 가드부, 이음매부에 체결된 볼트의 풀림여부를 감지하는 볼트풀림감지 센서(14)와, 텅레일과 포인트레일 전환시 발생하는 전환력을 측정하는 전환력측정 센서(15)와, 포인트의 첨단부, 크로싱부, 가드부 및 각 이음매부의 진동량을 측정하는 진동감지 센서(16)와, 상기 센서(11∼16)들로부터 실시간으로 데이터를 수집하여 시리얼 통신으로 데이터를 분석하여 유선 전송하는 감시부(20)와, 상기 감시부(20)로부터 수신 데이터를 입력받아 실시간으로 수신된 데이터를 분석하는 통신제어부(30')와, 상기 통신제어부(30')가 수신한 데이터를 무선 송신하기 위한 무선 데이터 송신부(40')와, 상기 무선 데이터 송신부(40')로부터 전송된 데이터를 무선 수신하기 위한 무선 데이터 수신부(50)와, 무선 수신된 실시간 데이터를 분석하여 시리얼 통신으로 데이터를 전송하는 통신제어부(60)와, 상기 통신제어부(60)로부터 전송된 데이터를 모니터를 통해 각 분기기의 실시간 정보로 디스플레이시키거나 프린터를 통해 출력시키는 모니터링부(70)로 구성된 것으로, 이의 작용을 설명하면 다음과 같다.
감시부(20)는 각 센서(11∼16)들로부터 레일의 밀착 및 개정 감지 데이터, 레일의 온도 데이터, 레일 및 크로싱의 마모 감지 데이터, 텅레일 및 노즈레일의 전환력 측정 데이터, 볼트풀림 감지 데이터, 진동 감지 데이터를 실시간으로 수집하여 시리얼통신을 통해 그 데이터들을 전송한다.
통신제어부(30')에서 상기 감지부(20)로부터 실시간 데이터를 입력받아 무선데이터 송신부(40')를 통하여 무선으로 전송되며, 무선 데이터 수신부(50)에서 무선 데이터를 수신하게 된다.
또한, 통신제어부(60)에서 실시간 데이터를 수신하여 시리얼 통신을 통해 모니터링부(70)로 전송하면 모니터링부(70)에서는 동신제어부(60)로부터 전송된 데이터들을 모니터 화면에 각 분기기의 실시간 정보로 디스플레이하거나 프린터를 통해 감시자가 분기기의 선로 상태를 파악하게 한다.
도 3 은 본 발명에 적용되는 다수의 분기기의 감시를 위한 시스템 구성도로써, 이에 도시된 바와 같이 센서들로부터 실시간으로 데이터를 수집하여 시리얼 통신으로 데이터를 유/무선으로 전송하는 분기기시스템(101∼104)으로 이루어진 다수의 분기기시스템(100)과, 상기 다수의 분기기시스템(100)으로부터 데이터를 입력받아 각 분기기시스템(101∼104)의 데이터를 실시간으로 제어하는 다수 분기기 통신 제어부(200)와, 상기 다수 분기기 통신 제어부(200)의 제어에 따라 분기기시스템(100)의 데이터를 시리얼 통신을 통해 전송받아 모니터를 통해 각 분기기시스템(101∼104)의 실시간 정보를 디스플레이하는 모니터링부(300)로 구성된 것으로, 이의 작용을 설명하면 다음과 같다.
분기기시스템(101∼104)은 각 센서들로부터 레일의 밀착 및 개정 감지 데이터, 레일의 온도 데이터, 레일 및 크로싱의 마모 감지 데이터, 텅레일 및 노즈레일의 전환력 측정 데이터, 볼트풀림 감지 데이터, 진동 감지 데이터를 실시간으로 수집하여 시리얼통신을 통해 유무선으로 그 데이터들을 전송한다. 또한, 다수의 분기기시스템(100)은 상기 분기기시스템(101∼104)으로 이루어진다.
다수 분기기 통신 제어부(200)는 분기기시스템(100)의 실시간 정보를 취합하여 시리얼 통신으로 모니터링부(300)로 그 정보를 전송한다.
모니터링부(300)는 상기 다수 분기기 통신 제어부(200)로부터 실시간 정보를 전송받아 선로가 정확하게 분기하고 있는지의 동작유무와 선로유지 상태를 점검하게 된다.
분기기 감시시스템은 선로상의 거리, 온도, 마모, 볼트풀림 등의 상태를 점검하여 선로가 정상시에 PC 모니터상에 녹색 램프가 점멸되며, 선로가 비정상시 PC 모니터상에 적색 램프가 점멸되고 경고음이 발생되어 감시자가 선로 상태를 파악할 수 있다.
이와같이, 본 발명은 분기기의 특정 부위에 거리 및 밀착, 온도, 마모, 전환력, 볼트풀림, 진동을 측정할 수 있는 센서 또는 감지기를 설치하여 마이크로콘트롤러(또는 감시부)에 연결하고, 마이크로콘트롤러에서는 각 센서로부터 실시간 데이터를 수집하여 유선통신 케이블 또는 무선통신을 사용하여 중앙 통제실의 컴퓨터에 전송하고 컴퓨터의 모니터 화면에 각 분기기의 실시간 정보가 디스플레이되어 감시자가 직접 선로상에 나가지 않고고 정확하고 안전하게 분기기 선로 상태를 파악할 수 있다. 또한, 다수의 분기기에 설치하여 한곳에서 여러 분기기를 동시에 감시할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 원격 분기 선로 감시 시스템을 적용함으로써 여러명의 선로원을 대신할 수 있어 비용절감과 선로의 점검시간을 단축할 수 있다. 또한, 관리 공수와 정확한 검측을 할 수 있어 효율성이 높으며, 저장된 데이터의 전산관리가 가능하여 보수 및 갱환주기를 효과적으로 관리할 수 있다.
본 발명에 적용되는 원격 분기 선로 감시 시스템은 차량 통과 톤수가 크고, 운행 빈도가 많은 곳, 고속선 구간, 터널 구간, 안전상 접근할 수 없는 선로, 지하 구간 등 열악한 환경에 있는 선로상에 설치하여 분기 선로를 검측 관리함으로 안전성 확보와 재해 예방의 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 적용되는 감시정보의 유선전송시 시스템 구성도.
도 2 는 본 발명에 적용되는 감시정보의 무선전송시 시스템 구성도.
도 3 은 본 발명에 적용되는 다수의 분기기의 감시를 위한 시스템 구성도.
<도면의 주요부호의 설명>
10 : 센서 11 : 거리 및 근접감지 센서 12 : 온도감지 센서
13 : 마모감지 센서 14 : 볼트풀림감지 센서 15 : 전환력측정 센서
16 : 진동감지 센서 20 : 감시부 30, 30', 60 : 통신제어부
50 : 무선 데이터 수신부 40' : 무선 데이터 송신부
40, 70, 300 : 모니터링부 100 : 다수의 분기기
101, 102, 103, 104 : 분기기시스템(또는 감시부)
200 : 다수의 분기기 통신 제어부

Claims (4)

  1. 분기기의 기본레일 및 스윙노즈부에 설치되어 레일의 온도를 일정 온도 이상으로 유지시키는지를 감지하는 온도감지 센서와, 상기 분기기에 설치된 여러 센서들로부터 실시간으로 데이터를 수집하여 시리얼 통신으로 데이터를 분석하여 유선 전송하는 감시부와, 상기 감시부로부터 수신 데이터를 입력받아 실시간으로 수신된 데이터를 분석하는 통신제어부와, 상기 통신제어부로부터 전송된 데이터를 모니터를 통해 각 분기기의 실시간 정보로 디스플레이시키거나 프린터를 통해 출력시키는 모니터링부를 포함한 것으로 구성된 분기선로 감시 시스템에 있어서,
    상기 분기기중 텅레일 첨단부 및 텅레일 절곡부, 스윙노즈 크로싱부에 설치되어 텅레일과 기본레일간의 밀착상태 및 개정상태, 포인트레일의 밀착 및 개정상태를 실시간으로 측정하여 차륜이 원활하게 통과할 수 있는지를 확인하는 거리 및 근접감지 센서와, 텅레일 첨단부 및 크로싱의 노즈부에 설치되어 텅레일 및 크로싱의 노즈부의 마모상태를 측정하는 마모감지 센서와, 포인트부, 크로싱부, 가드부, 이음매부에 체결된 볼트에 설치되어 포인트부, 크로싱부, 가드부, 이음매부에 체결된 볼트의 풀림여부를 감지하는 볼트풀림감지 센서와, 텅레일 및 스윙노즈부의 포인트레일부에 설치되어 텅레일과 포인트레일 전환시 발생하는 전환력을 측정하는 전환력측정 센서와, 포인트의 첨단부, 크로싱부, 가드부 및 각 이음매부에 설치되어 포인트의 첨단부, 크로싱부, 가드부 및 각 이음매부의 진동량을 측정하는 진동감지 센서로 구성된 것을 특징으로 하는 철도 분기기에서의 유선을 이용한 원격 분기 선로 감시 시스템.
  2. 분기기의 기본레일 및 스윙노즈부에 설치되어 레일의 온도를 일정 온도 이상으로 유지시키는지를 감지하는 온도감지 센서와, 상기 분기기에 설치된 여러 센서들로부터 실시간으로 데이터를 수집하여 시리얼 통신으로 데이터를 분석하여 유선 전송하는 감시부와, 상기 감시부로부터 수신 데이터를 입력받아 실시간으로 수신된 데이터를 분석하는 통신제어부와, 상기 통신제어부로부터 전송된 데이터를 모니터를 통해 각 분기기의 실시간 정보로 디스플레이시키거나 프린터를 통해 출력시키는 모니터링부를 포함한 것으로 구성된 분기선로 감시 시스템에 있어서,
    상기 분기기중 텅레일 첨단부 및 텅레일 절곡부, 스윙노즈 크로싱부에 설치되어 텅레일과 기본레일간의 밀착상태 및 개정상태, 포인트레일의 밀착 및 개정상태를 실시간으로 측정하여 차륜이 원활하게 통과할 수 있는지를 확인하는 거리 및 근접감지 센서와, 텅레일 첨단부 및 크로싱의 노즈레일부에 설치되어 텅레일 및 크로싱의 노즈레일부의 마모상태를 측정하는 마모감지 센서와, 포인트부, 크로싱부, 가드부, 이음매부에 체결된 볼트에 설치되어 포인트부, 크로싱부, 가드부, 이음매부에 체결된 볼트의 풀림여부를 감지하는 볼트풀림감지 센서와, 텅레일 및 스윙노즈부의 포인트레일부에 설치되어 텅레일과 포인트레일 전환시 발생하는 전환력을 측정하는 전환력측정 센서와, 포인트의 첨단부, 크로싱부, 가드부 및 각 이음매부에 설치되어 포인트의 첨단부, 크로싱부, 가드부 및 각 이음매부의 진동량을 측정하는 진동감지 센서와, 상기 통신제어부가 수신한 데이터를 무선 송신하기 위한 무선 데이터 송신부와, 상기 무선 데이터 송신부로부터 전송된 데이터를 무선 수신하기 위한 무선 데이터 수신부와, 무선 수신된 실시간 데이터를 분석하여 시리얼 통신으로 데이터를 전송하는 제2통신제어부로 구성된 것을 특징으로 하는 철도 분기기에서의 유선을 이용한 원격 분기 선로 감시 시스템.
  3. 센서들로부터 실시간으로 데이터를 수집하여 시리얼 통신으로 데이터를 유/무선으로 전송하는 분기기시스템으로 이루어진 다수의 분기기시스템과, 상기 다수의 분기기시스템으로부터 데이터를 입력받아 각 분기기시스템의 데이터를 실시간으로 제어하는 다수 분기기 통신 제어부와, 상기 다수 분기기 통신 제어부의 제어에 따라 분기기시스템의 데이터를 시리얼 통신을 통해 전송받아 모니터를 통해 각 분기기시스템의 실시간 정보를 디스플레이하는 모니터링부로 구성된 것을 특징으로 하는 철도 분기기에서의 유무선을 이용한 원격 분기 선로 감시 시스템.
  4. 삭제
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