KR100540161B1 - 가속도 센서를 이용한 철도차량 속도 측정장치 - Google Patents

가속도 센서를 이용한 철도차량 속도 측정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가속도 센서를 이용하여 철도차량의 속도·가속도 및 감가속도의 변화량(진동)을 측정하는 가속도 센서를 이용한 철도차량 속도 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은, 철도차량의 주행에 대한 가속도를 센싱하는 가속도 센서(21); 상기 가속도 센서(21)로부터 측정되는 가속도를 이용하여 속도 및 가속도 변화량을 연산하는 가속도/속도 연산부(22); 상기 가속도/속도 연산부(22)로부터의 속도와, 해당 철도차량에 대한 사전에 설정된 선로의 구배·켄트 및 주행방향을 이용하여, 주행속도 및 주행거리를 연산하는 속도/거리 연산부(23); 및 상기 가속도/속도 연산부(23)로부터의 속도 및 가속도 변화량과, 상기 속도/거리 연산부(23)로부터의 주행거리를 출력하는 화면표시부(24)를 구비함을 특징으로 한다.
이러한 본 발명에 의하면, 하나의 센서로 견인전동기 등의 철도차량의 복수의 물리량, 즉 속도·가속도 및 진동을 측정할 수 있고, 또한 정해진 속도영역에서 발생되는 철도차량의 속도를 보다 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다

Description

가속도 센서를 이용한 철도차량 속도 측정장치{Apparatus for measuring the velocity of railway vehicles using acceleration sensor}
본 발명은 철도차량 속도 측정장치에 관한 것으로, 특히 가속도 센서를 이용하여 철도차량의 속도·가속도 및 감가속도의 변화량(진동)을 측정하도록 함으로써, 하나의 센서로 견인전동기 등의 철도차량의 복수의 물리량, 즉 속도·가속도 및 진동을 측정할 수 있고, 또한 정해진 속도영역에서 발생되는 철도차량의 속도를 보다 정확하게 측정할 수 있는 가속도 센서를 이용한 철도차량 속도 측정장치에 관한 것이다.
일반적으로, 견인전동기 등의 철도차량의 장치나 시험을 위한 기본 자료를 위한 진행속도를 알기 위해서는 주행속도를 측정하여야 하고, 또한, 철도차량의 진동 등에 의한 승차감 등을 알기 위해서 철도차량의 주행시 가속도 또는 진동 등을 측정하여야 한다.
도1은 종래 철도차량의 속도 측정장치의 구성도이다.
도1을 참조하면, 종래 철도차량의 속도 측정장치는 차축 또는 전동기의 회전을 검출하는 펄스 제너레이터(11)(pulse generator)와, 상기 펄스 제너레이터(11)로부터의 펄스를 속도로 환산하여 모니터링하는 데이터 획득 시스템(12)으로 이루어져 있다.
이러한 장치에서의 속도 측정방법은 펄스를 이용하여 발생되는 전압을 아날로그 신호로 출력하고, 이 아날로그 신호로 속도를 확인하는 방법으로서, 이는 차축 또는 견인전동기에 엔코더를 설치하여 차축의 회전시 발생되는 펄스의 시간과 개수를 이용하여 속도로 환산하는 방법이다.
그런데, 종래의 철도차량의 속도 측정장치에서는 철도차량의 주행속도를 실시간으로 측정하고 종이에 기록하는 방법을 사용하므로 당시의 속도는 측정할 수 있으나, 철도차량의 다른 물리량, 예를 들어 철도차량의 가속도나 진동 등을 측정할 수 없다는 문제점이 있다.
또한, 철도차량의 다른 물리량을 측정하기 위해서는 다른 물리량 측정센서, 예를 들어 가속도 센서나 진동센서를 각각 설치하여 해당 물리량을 측정할 수 있으나, 이러한 경우에는 해당 물리량을 측정하기 위해 센서를 각각 설치하여야 하므로, 그 만큼 센서의 설치갯수가 증가하게 되고, 이에 따라 센서의 설치문제, 복수개의 센서 사용으로 인한 측정장치의 단가상승 문제, 이러한 복수개의 센서에 대한 유지보수 문제 등의 여러 가지 문제점이 발생된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 그 목적은 가속도 센서를 이용하여 철도차량의 속도·가속도 및 감가속도의 변화량(진동)을 측정하도록 함으로써, 하나의 센서로 견인전동기 등의 철도차량의 복수의 물리량, 즉 속도·가속도 및 진동을 측정할 수 있고, 또한 정해진 속도영역에서 발생되는 철도차량의 속도를 보다 정확하게 측정할 수 있는 가속도 센서를 이용한 철도차량 속도 측정장치를 제공하는데 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 철도차량 속도 측정장치는,
철도차량의 주행에 대한 가속도를 센싱하는 가속도 센서;
상기 가속도 센서로부터 측정되는 가속도를 이용하여 속도 및 가속도 변화량을 연산하는 가속도/속도 연산부;
상기 가속도/속도 연산부로부터의 속도와, 해당 철도차량에 대한 사전에 설정된 선로의 구배·켄트 및 주행방향을 이용하여, 주행속도 및 주행거리를 연산하는 속도/거리 연산부; 및
상기 가속도/속도 연산부로부터의 속도 및 가속도 변화량과, 상기 속도/거리 연산부로부터의 주행거리를 출력하는 화면표시부를 구비함을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도2는 본 발명에 따른 철도차량의 속도 측정장치의 구성도이다.
도2를 참조하면, 본 발명에 따른 철도차량의 속도 측정장치는 철도차량의 주행에 대한 가속도를 센싱하는 가속도 센서(21)와, 상기 가속도 센서(21)로부터의 가속도를 이용하여 속도 및 가속도 변화량을 연산하는 가속도/속도 연산부(22)와, 상기 가속도/속도 연산부(22)로부터의 속도와, 해당 철도차량에 대한 사전에 설정된 선로의 구배·켄트 및 주행방향을 이용하여, 주행속도 및 주행거리를 연산하는 속도/거리 연산부(23)와, 상기 가속도/속도 연산부(22)로부터의 속도 및 가속도 변화량과, 상기 속도/거리 연산부(23)로부터의 주행거리를 출력하는 화면표시부(24)를 포함한다.
상기 가속도/속도 연산부(22)는, 상기 가속도 센서(21)로부터의 가속도를 시간에 대해 적분하고, 이 가속도 적분값을 상기 속도/거리 연산부(23)로 출력하는 적분 연산부(22a)와, 상기 가속도 센서(21)로부터의 가속도를 시간에 대해 미분하여 가속도 변화량을 산출하여 상기 화면표시부(24)로 출력하는 미분 연산부(22b)를 포함한다.
상기 속도/거리 연산부(23)는 해당 철도차량에 대해 사전에 설정된 선로의 구배·켄트 및 주행방향을 이용하여, 상기 가속도/속도 연산부(22)로부터의 가속도 적분값에 기초해서 주행속도를 연산하는 주행속도 연산부(23a)와, 상기 주행속도 연산부(23a)로부터의 주행속도를 시간에 대해서 적분하여 주행거리를 연산하는 적분 연산부(23b)를 포함한다.
이하, 본 발명의 작용 및 효과를 첨부한 도2에 의거하여 상세히 설명한다.
도2를 참조하면, 본 발명의 가속도 센서(21)는 철도차량의 주행에 대한 가속도를 센싱하여 가속도/속도 연산부(22)로 출력하면, 상기 가속도/속도 연산부(22)는 상기 가속도 센서(21)로부터의 가속도를 이용하여 속도 및 가속도 변화량을 연산하여 속도/거리 연산부(23) 및 화면표시부(24)로 출력한다.
이때, 상기 속도/거리 연산부(23)는 상기 가속도/속도 연산부(22)로부터의 속도와, 해당 철도차량에 대한 사전에 설정된 선로의 구배·켄트 및 주행방향을 이용하여, 주행속도 및 주행거리를 연산하여 화면표시부(24)로 출력하면, 상기 화면표시부(24)는 상기 가속도/속도 연산부(23)로부터의 속도 및 가속도 변화량과, 상기 속도/거리 연산부(23)로부터의 주행거리를 출력한다.
상기 가속도/속도 연산부(22)에 대해서 보다 구체적으로 설명하면, 상기 가속도/속도 연산부(22)의 적분 연산부(22a)는 상기 가속도 센서(21)로부터의 가속도를 시간에 대해 적분하고, 이 가속도 적분값을 상기 속도/거리 연산부(23)로 출력하고, 상기 가속도/속도 연산부(22)의 미분 연산부(22b)는 상기 가속도 센서(21)로부터 측정되는 가속도를 시간에 대해 미분하여 가속도 변화량을 산출하여 상기 화면표시부(24)로 출력한다.
그리고, 상기 속도/거리 연산부(23)에 대해서 구체적으로 설명하면, 상기 속도/거리 연산부(23)의 주행속도 연산부(23a)는 해당 철도차량에 대해 사전에 설정된 선로의 구배·켄트 및 주행방향을 이용하여, 상기 가속도/속도 연산부(22)로부터의 가속도 적분값에 기초해서 주행속도를 연산한다.
여기서, 가속도 센서는 일반적으로 진동을 측정하는데 사용되어 왔으나, 가속도는 속도의 시간 변화량이므로 가속도를 시간에 대하여 적분을 하여 속도를 환산하는데, 만약 차량의 위치가 경사진 곳에 있는 경우, 정지시에도 가속도 센서의 출력은 "0"이 아님을 알 수 있으며, 이에 따라 선로의 구배 및 켄트 데이터를 활용하여 특정 위치들에서 그 속도를 보정하여 속도를 측정할 수 있다. 이때 차량의 방향에 대한 보정도 해야 한다.
상기 속도/거리 연산부(23)의 적분 연산부(23b)는 상기 주행속도 연산부 (23a)로부터의 주행속도를 시간에 대해서 적분하여 주행거리를 연산하여 상기 화면표시부(24)로 출력한다.
이때, 상기 화면표시부(24)에는 상기 가속도/속도 연산부(22)로부터의 가속도 및 가속도 변화량에 해당되는 진동, 그리고 상기 속도/거리 연산부(23)로부터의 주행거리를 각각 출력함으로써, 운전자 및 측정자가 확인 가능하게 된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 철도차량 속도 측정장치에 의하여 속도를 측정하는 경우, 하나의 센서로 차량의 속도 및 가속도 그리고 충동(감·가속도 변화량)을 동시에 측정할 수 있게 된다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 가속도 센서를 이용하여 철도차량의 속도·가속도 및 감가속도의 변화량(진동)을 측정하도록 함으로써, 하나의 센서로 견인전동기 등의 철도차량의 복수의 물리량, 즉 속도·가속도 및 진동을 측정할 수 있고, 또한 정해진 속도영역에서 발생되는 철도차량의 속도를 보다 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
이상의 설명은 본 발명의 구체적인 실시예에 대한 설명에 불과하고, 본 발명은 이러한 구체적인 실시예에 한정되지 않으며, 또한, 본 발명에 대한 상술한 구체적인 실시예로부터 그 구성의 다양한 변경 및 개조가 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
도1은 종래 철도차량의 속도 측정장치의 구성도이다.
도2는 본 발명에 따른 철도차량의 속도 측정장치의 구성도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
21: 가속도 센서 22: 가속도/속도 연산부
22a: 적분 연산부 22b: 미분 연산부
23: 속도/거리 연산부 23a: 주행속도 연산부
23b: 적분 연산부 24: 화면표시부

Claims (3)

  1. 철도차량의 주행에 대한 가속도를 센싱하는 가속도 센서(21);
    상기 가속도 센서(21)로부터의 가속도를 시간에 대해 적분하여 속도를 산출하고, 이 가속도 적분값을 상기 속도/거리 연산부(23)로 출력하는 적분 연산부(22a)와 상기 가속도 센서(21)로부터의 가속도를 시간에 대해 미분하여 가속도 변화량을 산출하여 상기 화면표시부(24)로 출력하는 미분 연산부(22b)를 구비하여 상기 가속도 센서(21)로부터 측정되는 가속도를 이용하여 속도 및 가속도 변화량을 연산하는 가속도/속도 연산부(22);
    상기 가속도/속도 연산부(22)로부터의 가속도 적분값에 기초해서 주행속도를 연산하는 주행속도 연산부(23a)와 상기 주행속도 연산부(23a)로부터의 주행속도를 시간에 대해서 적분하여 주행거리를 연산하는 적분 연산부(23b)를 포함하고, 상기 가속도/속도 연산부(22)로부터의 속도와, 해당 철도차량에 대한 사전에 설정된 선로의 구배·켄트 및 주행방향을 이용하여, 주행속도 및 주행거리를 연산하는 속도/거리 연산부(23); 및
    상기 가속도/속도 연산부(22)로부터의 속도 및 가속도 변화량과, 상기 속도/거리 연산부(23)로부터의 주행거리를 출력하는 화면표시부(24)를 구비함을 특징으로 하는 가속도 센서를 이용한 철도차량 속도 측정장치.
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