KR100493546B1 - 전차선 원격관리시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기철도에 전력을 직접 공급하는 전차선과 전차선에 전력을 공급하는 급전선, 전차선을 같은 높이로 수평하게 유지시키기 위하여 조가하여 주는 조가선, 그리고 접지선, 철도레일에 일정간격으로 계속하여 장착되어 전류를 측정하는 광전류센서, 전압을 측정하고 조작전원으로 이용하기 위한 부싱타입PT(Bushing type PT)와, 장력조정장치에 추위치를 파악하기 위하여 부착된 위치센서 및 전주에 전주의 기울기를 측정하기 위한 기울기 센서로 이루어진 입력장치와; 상기 입력장치의 광전류센서에서 수신된 전류 신호를 전류 데이터로 변환시키는 광컨버터, 이 광컨버터에서 수신된 전류 데이터 및 부싱타입PT에서 수신된 전압 데이터와 상기 입력장치의 기울기 센서에서 수신된 기울기 데이터 및 위치 센서에서 수신된 위치 데이터를 연산/계측/분석하기 위한 전차선 분석부, 이 전차선 분석부에서 출력된 데이터를 통신변환값으로 변환시키는 통신유닛, 이 통신유닛에서 출력된 통신변환값을 감시반으로 전송하는 광통신모뎀, 상기 전차선 분석부의 계측/분석값을 디스플레이하는 표시부, 상기 입력장치의 부싱타입PT를 통해 전압을 조작전원으로 이용하는 조작전원부가 포함되어 이루어진 전차선 관리 판넬장치;로 이루어진 것을 특징으로 하는 전차선 원격관리시스템을 제공한다.

Description

전차선 원격관리시스템{remote managing system of electric railway}
본 발명은 전차선 원격관리시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기철도의 레일, 전차선, 급전선등에 광전류센서와 광전압센서등이 장착된 입력장치와 상기 입력장치의 센서에서 측정된 데이터값을 계측/분석하는 전차선 관리 판넬장치로 이루어진 전차선 원격관리시스템에 관한 것이다.
보통, 전기철도는 환경 친화적이고 에너지를 유용하게 이용할 수 있으며, 고속 운전이 가능하여 교통문제 해결에 최선의 대안으로 급격히 확대되고 있다.
이와 같은 전기철도는 그 급전방식에 따라 직류급전방식, 교류급전방식으로 구별되며, 교류급전방식은 BT급 급전방식과 AT급 급전방식으로 구별할 수 있다.
직류급전방식은 열차주행용 레일과 대지귀로를 흘러 임피던스본드의 중성점에 접속된 인입귀선을 통하여 변전소의 부극(-)모선에 돌아가는 회로로 구성되어 있다. 이와 같은 직류급전방식에서는 급전선의 공급전류와 레일을 따라 귀선하는 귀선전류를 비교하여 누설전류의 상태를 분석하고 단선의 상태를 확인할 필요가 있다.
반면 BT급전방식(Booster Transformer : 흡상변압기)은 흡상변압기(BT)로 강제적으로 레일(임피던스본드)로부터 귀선전류를 흡상선을 통하여 흡상하고 부급전선을 통하여 변전소로 돌아가는 회로로 구성되어 있다. 이 BT급전방식에서는 급전선의 공급전류와 레일을 따라 귀선하는 귀선전류를 비교하여 누설전류상태, 전력조류분석 및 단선상태를 확인할 필요가 있다. 단상교류 전기철도에서는 전기차의 정류과정에서 발생하는 고주파(高周波)발생에 의한 통신선로에 유도장해가 발생한다. 또한 귀전류 즉, 궤조를 귀선으로 하는 경우 부하전류의 일부분이 대지에 누설되어 잡음 전압과 위험전압이 통신선에 발생하게 된다. 이와 같이 대지전류를 가급적 적게 흐르게 하기위하여 궤조전류를 강제로 흡상시켜 가공 부급전선에 흐르도록 전차선과 부급전선 사이에 권선비 1:1인 변압기를 설치하는 급전방식을 흡상변압기 방식이라 하며 우리나라에서는 산업선에서 사용하고 있다. 이와 같은 급전방식에서는 전자유도로 통신선로에 유기되는 유기전압을 1/10 - 1/30으로 감소시킬수 있고, BT의 자기포화 현상으로 레일전류를 완전히 0으로 할수 없으나 평상시에는 거의 0으로 볼수 있으며, 보통 기설 산업선에서 BT의 설치 간격은 4KM이다.
또한 AT급전방식(Auto Transformer : 단권변압기)은 단권변압기 설치개소에 변압기 권선의 중성점과 레일(임피던스본드)를 중성선으로 연결하여 귀선전류를 강제적으로 단권변압기에 흘리는 회로로 구성되고, 급전선의 공급전류와 레일을 따라 귀선하는 귀선전류를 비교하여 누설전류상태, 전력조류분석 및 단선상태를 확인할 필요가 있다. 이와 같은 급전방식에서는 고속 대전류 부하구간의 전기철도에서 큰 문제의 하나는 전차선로의 전압강하이며 전차선로의 허용전압규정치는 최대 표준전압의 +10%, 최저 표준전압의 -20%까지이다. 그러므로 최저전압치 이하로 전압강하가 있을 경우를 대비하여 변전소 간격을 좁혀야 하거나 열차운전 다이야(Dia)를 기술적으로 감안 설정하여야 한다. 이러한 문제점을 해결하고 건설비의 절감 등을 고려한 급전방식이 AT급전방식이다. 단권변압기란 동일 철심에 하나의 연속된 권선을 감고 그의 일부가 1차 및 2차의 회로에 공통으로 접속된 변압기를 말한다. BT급전방식의 단점인 Booster Section이 없어져 고속집전이 용이하며, 급전전압은 종전의 2배로 되므로 전압강하가 적고 변전소 간격을 멀리 할수 있는 장점이 있다. 즉 BT방식의 변전소 간격이 30 - 40KM인 경우 AT방식의 변전소 간격은 약 100KM로 확대된다. 보통은 변전소에서 급전선을 BT방식의 부급전선과 같이 선로를 따라 가설하고 급전선과 전차선간에 AT를 접속하여 약 10KM 간격으로 병렬로 설치하고 변압기 권선의 중성선 N과 레일을 접속하는 방식이며, AT는 하나의 연속된 권선으로 1차 및 2차회로에 공용하고 있는 변압기로 권수의 중간점에서 중성점을 취하였다. 그리고 부하가 걸렸을 경우 전류분포는 AT가 2대 이상이면 궤도전류는 부하의 전후로 분류하여 전자유도는 상쇄 경감되게 된다.
그리고 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 전기철도의 전차선로는 전기철도에 전력을 직접 공급하는 전차선등의 가선설비와 이를 전기적, 기계적으로 구분하거나 보호 조정하는 전차선 장치 및 지지구조물등으로 구성되어 있다. 이와 같은 전차선로는 전기철도에 양질의 전력을 공급하고 전기차 집전장치에 전력의 공급이 원할이 되기 위한 집전성능을 갖도록 하는 것이 전차선로의 기본적인 설치 목적이다.
도 1에서 전차선(100)는 전기차가 궤도를 따라 운행하는데 없어서는 안될 전기를 공급하는 수단이며, 급전선(200)이란 변전소로부터 전차선에 전기를 공급하는 전선이다. 이외에 접지선(300), 조가선(400), 장주애자(500), 장주(600)등으로 구성되어 있다.
그러나, 전기철도의 전차선로는 열차운행에 필요한 대용량 부하를 이동중에 열악한 방법으로 공급하므로 많은 장애요인을 안고 있다. 그리고 변전소로부터 송출된 전류가 급전선(200), 급점 분기장치를 통하여 전기차에 급전되기까지의 사이에 주회로(전차선) 이외의 전선, 가선금구등에 흐르는 전류인 순환전류가 있는바, 이 전류경로는 조가선(400)과 행거,드롭바, 곡선당김, 진동방치장치의 전선교차 개소에서의 접촉등 불완전 접속개소가 있으므로 진동 기타의 원인에 의하여 붙거나 떨어지거나 하게 된다. 이 때문에 아크열에 따라 금속의 용해 또는 접촉저항의 증대로 수반되는 온도 상승에 따라 금속의 연화등 순환전류에 기인하는 사고가 발생하고 있다. 따라서 전차선의 아크 발생의 정도를 측정관리할 필요가 생긴다. 그러나, 현재 인력에 의한 순환점검에 의존하는 관리방식은 사고예방과 관리면에 있어서 한계가 있으며, 많은 문제점을 내포하고 있는 실정이다.
본 발명은 상기의 문제점등을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 전기철도에 사용되는 전차선로의 보수점검체계를 인력중심에서 첨단화되어 있는 정보기술과 컴퓨터 기술을 접목하여 과학적인 보수진단기법을 통하여 24시간 원격으로 전차선로를 종합하여 감시하고 관리해주는 전차선로의 원격관리시스템을 구축하여 보다 높은 전차선로의 성능, 신뢰도, 보안도 향상을 도모하여 열차의 안전운행을 확보하고 나아가 철도경영의 효율성 증대에 그 목적이 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 전기철도에 전력을 직접 공급하는 전차선과 전차선에 전력을 공급하는 급전선, 전차선을 같은 높이로 수평하게 유지시키기 위하여 조가하여 주는 조가선, 그리고 접지선, 철도레일에 일정간격으로 계속하여 장착되어 전류를 측정하는 광전류센서, 전압을 측정하고 조작전원으로 이용하기 위한 부싱타입PT(Bushing type PT)와, 장력조정장치에 추위치를 파악하기 위하여 부착된 위치센서 및 전주에 전주의 기울기를 측정하기 위한 기울기 센서로 이루어진 입력장치와; 상기 입력장치의 광전류센서에서 수신된 전류 신호를 데이터로 변환시키는 광컨버터, 이 광컨버터에서 수신된 전류 데이터 및 부싱타입PT에서 수신된 전압 데이터와 상기 입력장치의 기울기 센서에서 수신된 기울기 데이터 및 위치 센서에서 수신된 위치 데이터를 연산/계측/분석하기 위한 전차선 분석부, 이 전차선 분석부에서 출력된 데이터를 통신변환값으로 변환시키는 통신유닛, 이 통신유닛에서 출력된 통신변환값을 감시반으로 전송하는 광통신모뎀, 상기 전차선 분석부의 계측/분석값을 디스플레이하는 표시부, 상기 입력장치의 부싱타입PT를 통해 전압을 조작전원으로 이용하는 조작전원부가 포함되어 이루어진 전차선 관리 판넬장치;로 이루어진 전차선 원격관리시스템을 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 입력장치에 전차선과 구조물을 감시하여 상기 전차선 관리 판넬장치의 전차선 분석부로 영상으로 송신하도록 하는 화상감시부를 더욱 포함하도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 상기 입력장치의 전차선에 장착되는 광전류센서는 비접촉으로 부착하며, 전자유도 간섭을 받지 않고 페러데이 효과를 이용하여 소전류에서 대전류까지의 광대역의 측정범위를 갖는 센서를 이용하며, 상기 센서는 전차선 상부의 센서본체와 센서본체 상부의 광커넥터와 상기 센서본체의 좌우양측으로 전차선을 따라 연장된 취부대와, 상기 전차선의 상부 외주연을 따라 상기 센서를 전차선을 따라서 형성된 중앙 리세스부에 계지하여 체결 및 고정하기 위한 갈고리부를 구비한 반원형 클립부로 이루어진 전차선 원격관리시스템을 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 입력장치의 급전선, 조가선, 귀선에 장착되는 광전류센서는 비접촉으로 부착하며, 전자유도 간섭을 받지 않고 페러데이 효과를 이용하여 소전류에서 대전류까지의 광대역의 측정범위를 갖는 센서를 이용하며, 상기센서는 상부의 센서본체와 센서본체 상부의 광커넥터와 상기 센서본체의 좌우양측으로 연장된 취부대와, 상기 급전선, 조가선, 위선의 외주연 전체를 따라 상기 센서를 체결 및 고정하기 위한 원형 클립부로 이루어진 전차선 원격관리시스템을 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 위치센서는 초음파센서를 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 상기 레일에 장착되는 광전류센서는 한쌍의 레일의 양측부에 광커넥터가 장착된 센서본체를 장착하고 외부를 감싸는 하우징을 부착하는 것이 바람직하다.
이하 본 발명을 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.
보통 전기철도에서의 "전차선로"란 전기차가 궤도를 따라 운행하는데 없어서는 안될 전기를 공급하는 수단이다. 특히 전차선로는 높은 전압과 전류를 변전소로부터 전기차의 팬토그래프(Pantograph)를 이용하여 전기차에 공급하는 매개역할을 하며, 항상 외부 대기중에 노출되어 있고, 전기차운행에 따른 전류와전압변동률이 커서 사고가 발생할 가능성이 항시 존재하며, 사고 발생시 큰재난을 초래함으로 새롭게 가설시 뿐만 아니라, 보수시에도 항상 주의 깊게 다루어져야 할 분야이다.
이 전차선로의 특징을 보면, 전기차가 노치(Notch)를 취급하면서 주행하기 때문에 부하점과 부하의 크기가 항상 변하여 부하의 분포가 복잡하다. 가공단선식에서는 궤도를 귀선(歸線)으로 사용하는 일단접지의 전기회로가 구성된다. 전기차로의 급전은 집전(集電)장치와 전차선과의 접촉에 의한 습동에 의해 이루어진다. 따라서 전차선의 높이, 편위, 구배등은 궤도를 기준으로하여 항상 규정치 이내로 유지하여야 한다. 설치개소가 궤도 위에 있어 매연(煤煙) 등에 의해 오손된다. 터널, 교량, 과선교, 분기점(分岐點) 등의 선로구조물에 따라 가설에 제한을 받는다. 부하의 용도는 소중한 인명과 재산을 수송하는 동력원으로 공공성과 안전성이 강하게 요구 된다. 따라서, 그 구비조건은 전기차의 집전전류, 운전속도, 운행간격 및 편성 등의 운전조건에 적합한 집전성능을 유지 할 것, 풍압, 눈, 얼음, 비 등 예상되는 외력에 대응하여 충분한 기계적 강도를 유지할 것, 매연, 공해 등에 의한 오손(汚損)에 의한 전루용량과 전압강하 등의 변화에 대응하여 충분한 전기적 강도를 유지할 것, 경제적인 보수 유지가 가능할 것, 사고로 인한 장애가 다른 구간에 파급되지 않도록 급전구간을 분리하여, 열차운행의 지장을 극소화하고 작업시 정전을 용이하게 해야 한다. 전자파로 인한 사람 및 일반 기기에 나쁜 영향을 주지 말 것등이다.
그리고, 급전선이란 변전소로부터 전차선에 전기를 공급하는 전선이다. 직류방식에서 급전선이 없으면 전기차와 변전소간의 전기저항이 크고 또 대전류에 의한 용량부족으로 전차선이 과열되어 단선사고의 원인이 되고 심한 전압강하로 전기차운전에 지장을 줄 수도 있다. 교류구간에서는 BT방식의 경우 전압이 높고 전류가 적어서 변전소의 인출개소와 데드섹션의 연락급전선으로 일부 설치되며 AT방식에서는 급전방식의 필요에 따라 전차선에 평행으로 급전선에 설비된다.
이와 같은 급전선은 가공식을 원칙으로 하며 전차선로 지지물에 병가하며 부득이한 경우에는 전용주에 가설하든가 가공으로 하는 것이 불가능할 경우에는 콘크리트벽, 천정 등에 가설하거나 지중케이블로 할수 있다. 급전선의 가설은 상, 하선별 지지물에 각각 가설하고 2계통 이상을 병가할 때에는 전차선의 급전계통이 다른 급전선의 가압부분 상호간은 1,200mm이상 이격하고 경간 및 전선 상호간의 장력이 달라지는 것을 고려하여 혼촉되지 않도록 가설하여야 한다.
그리고, 급전선의 접속은 원칙적으로 직선압축접속을 하여야 하며 전선의 굵기와 용도에 맞는 각종 슬리브를 사용한다. 그리고 알미늄전선과 경동선 등 이종금속의 접속은 접속개소가 일종의 전식현상에 의하여 부식하는 수가 있으므로 이런 현상을 방지하기 위하여 슬리브속에 이온화 경향이 양쪽금속의 중성에 해당하는 금속(주석)을 넣는 특수한 슬리브를 사용한다. 급전선의 접속위치는 원칙적으로 지지점에서 2M이상 이격한다.
그리고, 급전분기선은 급전선에서 전기를 전차선에 공급하기 위하여 급전선과 전차선을 접속하는 전선으로, 설치위치는 BT방식의 경우 : 변전소의 인출개소, BT섹션 및 데드섹션과 급전구분소의 연락 등에 설치하고, AT방식의 경우 : 변전소 인출개소나 AT의 설치개소에 설치한다. 접속방법은 자동 장력장치의 기능을 저해하지 않도록 시설하고 컨넥터(Connector)로 조가선과 전차선을 균압한다.
또한, 조가선이란 전차선을 같은 높이로 수평하게 유지시키기 위하여 드로퍼, 행거등을 이용하여 조가하여 주는 전선을 말한다. 일반적으로 조가선은 기계적 강도가 크고, 내식성이 크고, 내마모성이 크고, 도전성이 좋고, 선팽창계수가 적절할것 등이 요구된다. 조가하여 주는 것이다.
그리고 지지물로서의 전주는 가선을 지지 또는 인류하기 위하여 비임, 브라켓(Bracket)등과 조합하여 시설하는 것으로 철주사용을 원칙으로 하며 부득이한 경우 콘크리트주를 사용할수 있다. 다만, 사고복구, 공사 등의 일시적인 가설의 경우에 한하여는 목주를 사용할수 있다. 목주는 사고복구 및 공사시 일시적인 가설의 경우 사용되고, 콘크리트주는 부득이한 경우 철주대신에 사용. 전차선로에 사용하는 P.C콘크리트주는 원심력을 응용한 프래스트레스공법에의한 철근 콘크리트주로서 노테이퍼전주(경사 없는 전주 - 아래 위 지름이 같은 전주)이다. 보통은 전차선로의 전주는 철주를 사용하고 있다. 철주에는 H형강주, 조합주 및 강관주를 사용하고 건축한계의 여유가 적은 곳에서는 폭이 좁은 찬넬주를 사용하기도 한다. 애자에서의 누설전류나 애자섬락에 의하여 고전압이 가압되는 경우 불완전한 접지로 인하여 인축에 미치는 위험을 방지하기 위하여 제3종 접지공사를 한다. 그리고 부식방지를 위하여 철주에는 원칙적으로 아연도금을 하여야 한다.
도 2는 이와 같은 전차선, 급전선, 접지선, 조가선, 철도레일등에 부착되는 센서를 도시하고 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전기철도에 전력을 직접 공급하는 전차선(1)과 전차선에 전력을 공급하는 급전선(2), 그리고 접지선(3), 조가선(4), 철도레일(7)에는 일정간격으로 하나이상의 광전류센서(8)가 장착된다. 또한 전압을 측정하며 후에 기술하는 전차선 관리 판넬장치(20)의 조작전원으로 사용하기 위한 부싱타입PT(9, Bushing type PT)가 구비된다. 도면부호 5, 13은 부싱분압기를 도시하고 있다. 또한 본 발명의 위치센서(11)는 장력조정장치에 추위치를 파악하기 위하여 부착되고 전차선(1)의 늘어짐에 따라 추가 한계점 이상을 벗어나는 사고를 미연에 방지하기 위한 장치로서 근접 소프트웨어조합에 의한 방식과 위치 칩, 슬라이 닥스 방식이 있다. 또한 전주(6)에 전주(6)의 기울기를 측정하여 전주(6) 기울어짐 사고를 방지하기 위한 기울기 센서(10)가 장착된다. 이와 같은 광전류센서(8), 부싱타입PT(9), 위치센서(11), 기울기센서(10)등은 모두 입력장치의 한 요소를 이루고 있다. 바람직하기로는 상기 입력장치에 전차선(1)과 구조물을 감시하여 상기 전차선 관리 판넬장치(20)의 전차선 분석부(22)로 영상으로 송신하도록 하는 화상감시부를 더욱 포함할 수 있으며, 온도를 측정하기 위한 온도센서를 포함할 수 있다. 또한 상기 위치센서(11)는 초음파센서, 적외선센서, 레이져센서중의 어느 하나를 이용할 수 있다. 본 발명에서 광전류센서(8)는 비접촉으로 부착하며, 전자유도 간섭을 받지 않고 페러데이 효과를 이용하여 소전류에서 대전류까지의 광대역의 측정범위를 갖는 센서를 이용하는 것이 바람직하다.
하기 표 1은 이와 같은 입력장치의 센서가 측정하는 감시항목을 정리하였다.
감시대상 감시항목 감시목적 필요장치
전차선조가선급전선 이상과 부족전압팬터그래프의 집전상태분석구간별 전차선 전압상태 감시 급전전압(과부족전압)구간별 단선유무,접지감시접차선&팬터그래프 마모 상태 전차선 감시용 PT디지털 전압 분석장치통신유닛
구간별 전차선 전류분포 감시열차의 가감속에 의한 과부하 과부하상태 및 지저분석 전차선 감시용 CT디지털 전류 분석장치통신유닛
조류해석전력공급효율분석급전소간 공급되는 전력의 위상 각 전차선 부하측정(순시최대전류, 1시간 최대전력, 평균전력, 부하율, 부담율) 구간결 전력운전선도(전류시간 곡선, 전력시간곡선, 전력량 시간곡선해석)사고시 연장급전 상태감시 전차선 감시용 PT/CT디지털 전압/전류 분석장치통신유닛
접지선 누설전류장주애자의 절연상태 단락사고방지애자 절연감시 전차선 누설전류 감시용 CT디지털 누설전류 분석장치통신유닛
레일 전차선과의 귀환전류분석 순환회로점검(단선여부)누설전류점검 전차선 누설전류 감시용 CT디지털 누설전류 분석장치통신유닛
도 3은 본 발명에 관한 전차선 관리 판넬의 모식도이고, 도 4는 본 발명에 관한 전차선 원격관리시스템에서 입력장치와 전차선 관리판넬장치의 상세도를 나타내고 있다.
본 발명에 관한 전차선 관리 판넬장치(20)는 전차선 분석부(22), 광컨버터(23), 통신유닛(24), 광통신 모뎀(25), 조작전원장치(26), 단자대(27), 베이스(28)로 구분할 수 있다.
상기 광컨버터(23)는 상기 입력장치의 광전류센서(8)에서 수신된 전류 신호를 전류 데이터로 변환시켜 출력되도록 한다.상기 디지털 전차선 분석부(22)는 상기 광컨버터(23)에서 수신된 전류 데이터 및 부싱타입PT(9)에서 수신된 전압 데이터와, 상기 입력장치의 기울기 센서(10)에서 수신된 기울기 데이터 및 위치센서(11)에서 수신된 위치 데이터를 연산/계측/분석한다.상기 통신유닛(24)은 상기 전차선 분석부(22)에서 출력된 데이터를 통신변환값으로 변환시킨다.상기 광통신모뎀(25)은 상기 통신유닛(24)에서 출력된 통신변환값을 전차선 원격관리 감시반으로 전송한다.상기 조작전원부(26)는 상기 입력장치의 부싱타입PT(9)를 통해 전압을 조작전원으로 이용한다.또한, 바람직하기로는 상기 전차선 분석부(22)의 계측/분석값을 디스플레이하는 표시부가 구비될 수 있다.
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도 4는 본 발명에 관한 전차선 원격관리시스템에서 입력장치와 전차선 관리판넬장치를 도시하고 있다. 입력장치는 기술한 바와 같이, 전류, 전압, 기울기, 위치, 온도, CCTV, 광코드, 취부금구류로 구분할 수 있으며, 여기서 전차선 관리 판넬장치는 광컨버터, 디지털 전차선 분석부, 표시부, 통신유닛, 광통신모뎀, 조작전원부로 구분할 수 있다.
도 5는 본 발명에 관한 전차선 원격관리시스템의 블록도를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 입력장치의 각종 센서는 전차선의 환경에 가장 적합한 센서를 개발하여 적용하며, 전차선 관리 판넬은 입력센서에서 신호를 받아 전차선 원격관리 감시반에서 필요한 데이터로 변환하여 통신으로 전달한다. 또한 전차선 관리 판넬의 통신 데이터를 전차선 원격 관리 감시반까지 유선, 광통신, 위성통신등을 이용하여 전달한다. 또한 전차선 원격관리 감시반에서는 통신으로 입력받은 데이터를 유용한 정보로 표현하고 데이터베이스화한다. 여기에는 감시, 경보기능, 데이터 수집, 측정장비관리, 예방점검관리, 작업관리, 장비이력관리, 추이분석, 자재관리등을 들 수 있다. 이상에서 기재된 용어 중 도 2 내지 도 5에 기재된 '전차선 관리 판넬', '전차선 관리 판넬장치', '전차선 판넬장치'는 동일한 기능을 하는 동일장치이고, 이 장치에는 필요에 따라 부가기능을 위한 부재가 추가 또는 삭제될 수도 있다.
이하에서는 본 발명에 관한 입력장치에 있어서 광전류센서(8)를 전차선(1) 각부위에 장착하는 형태와 장착방법을 상세히 설명하기로 한다.
도 6(a),(b)는 본 발명에 관한 광전류센서의 정면도 및 측면도이고, 도 7(a),(b)는 본 발명에 관한 광전류센서를 전차선에 장착한 상태의 정면도 및 측면도이며, 도 8(a),(b)는 본 발명에 관한 광전류센서를 조가선, 귀선, 급전선에 장착, 조립한 상태의 정면도 및 측면도를 나타낸다. 도 9는 본 발명에 관한 광전류센서를 레일에 장착한 상태를 도시하고 있다.
본 발명에 관한 전차선(1)에 장착되는 광전류센서(8)는 전차선 상부의 센서본체(81)와 센서본체(81) 상부의 광커넥터(82)와 상기 센서본체(81)의 좌우양측으로 전차선(1)을 따라 연장된 취부대(83)와, 상기 전차선(1)의 상부 외주연을 따라 상기 센서를 전차선(1)에 체결 및 고정하기 위한 클립부(84)로 이루어져 있다. 즉 본 발명에서 상기 입력장치의 전차선(1)에 장착되는 광전류센서(8)는 비접촉으로 부착하며, 전자유도 간섭을 받지 않고 페러데이 효과를 이용하여 소전류에서 대전류까지의 광대역의 측정범위를 갖는 센서를 이용하고, 상기 센서는 센서본체(81), 광커넥터(82), 취부대(83), 클립부(84)로 구성되는 것이 바람직하다. 여기서 클립부(84)는 상기 전차선(1)의 상부 외주연을 따라 상기 센서를 전차선(1)을 따라서 형성된 중앙 리세스부에 계지하여 체결 및 고정할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 급전선(2), 조가선(4), 귀선에 장착되는 광전류센서(8)는 전차선(1) 상부의 센서본체(81)와, 센서본체(81) 상부의 광커넥터(82)와, 상기 센서본체(81)의 좌우양측으로 전차선(1)을 따라 연장된 취부대(83)와, 상기 급전선(2)이나 조가선(4) 또는 귀선의 외주연 전체를 따라 상기 센서를 체결 및 고정하기위한 갈고리 형상이 형성된 클립부(84')로 이루어진다.
본 발명에서 전차선(1)에 장착되는 광전류센서(8)와 급전선(2)이나 조가선(4) 또는 귀선등에 장착되는 광전류센서(8)는 그 클립부(84, 84')가 각각 상이하다. 전차선(1)에 장착되는 클립부(84)는 전차선(1)의 상단부 외주연을 따라 전차선(1)을 체결 고정하게 되어 있다. 즉 반원형의 형태를 띠고 있으며 갈고리부가 양측에 구비되어 전차선(1)의 리세스부에 계지되도록 하는 것이 바람직하다. 전차선(1)의 하부에는 팬터그래프가 통과하기 때문이다. 그러나 급전선(2)이나 조가선(4) 또는 귀선등에 장착되는 광전류센서(8)는 급전선(2)이나 조가선(4) 또는 귀선의 외주연 전체를 따라 센서가 체결, 고정되도록 원형의 클립부(84')가 형성되어 있다.
또한, 도 9에 도시된 레일(7)에 장착되는 광전류센서(8)는 한쌍의 레일(7)의 양측부에 광커넥터(82)가 장착된 센서본체(81)를 장착하고 외부를 감싸는 하우징(85)을 부착하는 것이 좋다.
도 10은 본 발명에 관한 입력장치의 부싱타입 PT를 도시하고 있다. 본 발명에 의한 부싱타입 PT를 이용하여 전차선 판넬장치의 조작전원으로 이용할 수 있고, 또한 전차석 분석부로 측정전압을 보낼 수 있다.
본 발명에 의하면, 전기철도에 사용되는 전차선로의 보수점검체계를 과학적인 보수진단기법을 통하여 24시간 원격으로 전차선로를 종합하여 감시하고 관리해주는 전차선로의 원격관리시스템을 구축하여 보다 높은 전차선로의 성능, 신뢰보, 보안도 향상을 도모할 수 있으며, 전차선 및 기타 장치의 데이터를 입력받아 분석 활용하여 사고를 미연에 방지하고 통신을 통하여 원격감시 진단 및 각종 부품의 교체주기를 파악하여 유지보수비용을 최소화시킬 수 있는 관리 프로그램과 연계시켜 안전하고 보다 효율적인 전차선 관리시스템을 얻을 수 있다.
도 1은 전기철도의 전차선로등의 가선설비를 개략적으로 도시하는 도면.
도 2는 본 발명에 관한 전차선 원격관리시스템에서 입력장치 및 전차선관리판넬의 배치를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명에 관한 전차선 관리 판넬의 모식도.
도 4는 본 발명에 관한 전차선 원격관리시스템에서 입력장치와 전차선 관리판넬장치의 상세도.
도 5는 본 발명에 관한 전차선 원격관리시스템의 블록도.
도 6(a),(b)는 본 발명에 관한 광센서의 정면도 및 측면도.
도 7(a),(b)는 본 발명에 관한 전차선용 광센서의 조립상태의 정면도 및 측면도.
도 8(a),(b)는 본 발명에 관한 조가선, 귀선, 급전선용 광센서의 조립상태의 정면도 및 측면도.
도 9는 본 발명에 관한 레일용 광센서의 부착상태를 도시하는 도면.
도 10은 본 발명에 관한 입력장치의 부싱타입 PT를 도시하는 도면.
* 주요 도면부호의 간단한 설명
1 : 전차선 2 : 급전선
3 : 접지선 4 : 조가선
7 : 레일 8 : 광전류센서
9 : 부싱타입 PT 10 : 기울기센서
11 : 위치센서 20 : 전차선 판넬장치

Claims (6)

  1. 전기철도에 전력을 직접 공급하는 전차선과 전차선에 전력을 공급하는 급전선, 전차선을 같은 높이로 수평하게 유지시키기 위하여 조가하여 주는 조가선, 그리고 접지선, 철도레일에 일정간격으로 계속하여 장착되어 전류를 측정하는 광전류센서, 전압을 측정하고 조작전원으로 이용하기 위한 부싱타입PT(Bushing type PT)와, 장력조정장치에 추위치를 파악하기 위하여 부착된 위치센서 및 전주에 전주의 기울기를 측정하기 위한 기울기 센서로 이루어진 입력장치와;
    상기 입력장치의 광전류센서에서 수신된 전류 신호를 전류 데이터로 변환시키는 광컨버터, 이 광컨버터에서 수신된 전류 데이터 및 부싱타입PT에서 수신된 전압 데이터와 상기 입력장치의 기울기 센서에서 수신된 기울기 데이터 및 위치 센서에서 수신된 위치 데이터를 연산/계측/분석하기 위한 전차선 분석부, 이 전차선 분석부에서 출력된 데이터를 통신변환값으로 변환시키는 통신유닛, 이 통신유닛에서 출력된 통신변환값을 감시반으로 전송하는 광통신모뎀, 상기 전차선 분석부의 계측/분석값을 디스플레이하는 표시부, 상기 입력장치의 부싱타입PT를 통해 전압을 조작전원으로 이용하는 조작전원부가 포함되어 이루어진 전차선 관리 판넬장치;로 이루어지는 전차선 원격관리시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입력장치에 전차선과 구조물을 감시하여 상기 전차선 관리 판넬장치의 전차선 분석부로 영상으로 송신하도록 하는 화상감시부를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 전차선 원격관리시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 입력장치의 전차선에 장착되는 광전류센서는 비접촉으로 부착하며, 전자유도 간섭을 받지 않고 페러데이 효과를 이용하여 소전류에서 대전류까지의 광대역의 측정범위를 갖는 센서를 이용하며, 상기 센서는 전차선 상부의 센서본체와 센서본체 상부의 광커넥터와, 상기 센서본체의 좌우양측으로 전차선을 따라 연장된 취부대와, 상기 전차선의 상부 외주연을 따라 상기 센서를 전차선을 따라서 형성된 중앙 리세스부에 계지하여 체결 및 고정하기 위한 갈고리부를 구비한 반원형 클립부로 이루어진 것을 특징으로 하는 전차선 원격관리시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 입력장치의 급전선, 조가선, 귀선에 장착되는 광전류센서는 비접촉으로 부착하며, 전자유도 간섭을 받지 않고 페러데이 효과를 이용하여 소전류에서 대전류까지의 광대역의 측정범위를 갖는 센서를 이용하며, 상기센서는 상부의 센서본체와, 센서본체 상부의 광커넥터와, 상기 센서본체의 좌우양측으로 연장된 취부대와, 상기 급전선과 조가선 및 위선의 외주연 전체를 따라 상기 센서를 체결 및 고정하기 위한 원형 클립부로 이루어진 것을 특징으로 하는 전차선 원격관리시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 위치센서는 초음파센서, 적외선센서, 레이져센서중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 전차선 원격관리시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 레일에 장착되는 광전류센서는 한쌍의 레일의 양측부에 광커넥터가 장착된 센서본체를 장착하고 외부를 감싸는 하우징을 부착하는 것을 특징으로 하는 전차선 원격관리시스템.
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