KR100684465B1 - 철도 차량의 속도 측정 방법 및 그 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 안테나를 구비하고, 전기 조인트들로 분리되는 블록 시스템으로 공지된 트랙 섹션(1,2,3)들의 형태로 두 레일들을 갖는 트랙상에서 주행하는 차량의 속도를 측정하기 위한 방법에 관한것으로, 각각의 전기 조인트는 두 튜닝 블록(TU.F1 및 TU.F3)들 및 이들 사이에 위치된 소정의 트랙 섹션으로 이루어지며,전력 결합은 각각의 튜닝 블록(TU.F1 및 TU.F3)에 의해 블록 시스템으로 작용하는 인접 트랙 섹션을 위해 구비된다. 본 발명은 상기 트랙상에서 주행하는 차량의 속도를 측정하기 위하여 동일한 전기 조인트의 제1 및 제2 튜닝 블록들(TU.F1, TU.F3)에 바로 인접하여 트랙상에서 주행하는 차량에 존재하는 안테나에 의해 감지되는 신호의 전류 또는 전압에서 적어도 두개의 불연속부들을 검출하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 또한 본 발명의 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.

Description

철도 차량의 속도 측정 방법 및 그 장치{METHOD FOR MEASURING THE SPEED OF A RAIL VEHICLE AND INSTALLATION THERFOR}
본 발명은 철도형 트랙상에서 주행하는 차량의 속도를 측정하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 이 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.
트랙상에서 주행하는 열차의 속도를 측정하기 위한 다양한 시스템들이 이미 제안되었다. 특히, 트랙상에서 주행하는 열차의 속도를 결정하기 위해 차축상에 제공된 센서를 사용하는 것이 제안되었다. 그러나, 이런 속도는 항상 충분하게 정확한 것은 아니며, 특히, 바퀴가 기후 조건(서리 또는 눈) 또는 철로상의 나뭇잎의 존재등과 같은 이유로 미끄러질 때 발생하는 위험을 고려치 않을 수 있다.
보다 우수한 정밀도를 얻기 위하여 다른 차축들 상에 두 세 개의 센서들을 위치시키는 것이 또한 제안되었다. 그러나, 이것은 위기 관리 측면에서 보면 여전히 불충분하다.
이러한 트랙들 상에서 주행하는 차량의 속도를 측정하기 위하여, 선로를 따라 비컨(beacon)들을 배열하는 것이 또한 공지 시행되고 있다. 이러한 경우, 공지되고 고정된 거리에 배열되는 비컨들이 신호를 방출한다. 이런 비컨에 인접하여 주행하는 차량은 안테나의 도움으로 제1 비컨을 통한 통과를 검출하고 제2 비컨의 통과까지의 시간을 측정한다. 속도는 두 비컨들 사이의 공지된 거리 및 이러한 거리를 커버하도록 차량에 의해 걸린 시간으로부터 용이하게 추론된다. 그럼에도 불구하고, 비컨들이 상대적으로 멀리 떨어져 위치되고 이것은 커버된 거리에 걸친 평균 속도들을 반드시 측정하도록 한다.
또한, 근처로 통과하는 차량의 거의 순간적인 속도를 측정하기 위해 검사용 비컨을 사용하는 것이 제WO97/12796호에 제시되어 있다. 이런 비컨은 자장을 방출하고, 차량 하부에 위치된 안테나를 통해 이 차량은 이런 자장의 영향 속으로 들어가고 나가는 것을 검출할 수 있다. 이런 자장 영향력을 지나는데 차량에 의해 걸린 시간이 이로부터 추론되고 차량의 속도가 계측된다. 이런 방법은 트랙들을 따라 규정된 거리에 비컨들을 위치시키는 것이 필요하다는 단점을 가진다.
더욱이, 트랙을 전기 조인트들에 의해 분리되는, "블록-섹션들(block-sections)"로 공지된 트랙 섹션들로 구성하는 것은 공지된 실시법이다. 전기 조인트는 각각의 튜닝 블록(tuning block)에 인접한 트랙 섹션들을 위해 그리고 이들 두 튜닝 블록들 사이에 위치된 짧은길이(15 내지 30미터)의 트랙을 위해 전력 결합(power coupling)으로서 작동하는 두 개의 튜닝 블록들로 구성된다. 일반적으로, 제1 튜닝 블록은 해당 주파수의 방출기로서 작동하지만 제2 튜닝 블록은 다른 주파수의 수신기로서 작동한다. 전기 조인트의 기능은, 첫째로, 하나의 트랙 회로로부터 인접한 트랙 회로 신호가 전파하는 것을 방지하는 것이고, 둘째로, 방출기 및 수신기를 트랙과 결합하는 것이다.
열차의 통과를 검출하기 위하여 전기 조인트를 사용하는 것이 이미 공지 시행되고 있다. 실질적으로, 열차 차축들의 통과시, 단락 회로가 열차 차축들을 통해 두 레일들 사이에서 생성되어 트랙의 전류 변화로부터 방출기에 대한 상대적인 상기 열차의 위치 검출을 가능하게 한다. 상세하게는, 차축 전방 레일에서 F1 주파수의 전류는, 차축이 방출기 연결 레벨로 통과하기 이전에, 하이(high)이고 차축이 통과하는 순간에 강한 불연속으로 되는 것이 관측된다.
문서 GB-A-2 153 571는 특히 40m 길이 이하의 짧은 트랙 회로에 적절한 트랙회로 어셈블리의 실예를 기술하는데, 이는 지하 철도 수송기관에 사용될 수 있다.
전기적 단락 회로가 레일들 사이에 생성되고 AC 신호 제어 유니트가 약 6미터 후에 연결되어 선택된 트랙 신호의 주파수에 대하여, 공진에 대해 형성된 루프를 튜닝하도록 하는 것이 언급되어 있다. 제어 유니트는 그 값이 공진을 조정하도록 선택되는 캐패시터, 및 하나의 코일이 상기 캐패시터와 직렬로 장착되는 변압기를 포함하는데, 트랙 회로 신호 방출기 또는 수신기는 상기 변압기의 제2 코일을 통해 연결된다.
본 발명의 목적
본 발명의 목적은 철도 형의 트랙 상에서 주행하는 차량의 속도를 측정하는 기간의 철도 상황 내에서 최대 안전을 제공할 수 있는 해법을 제공하는 것이다.
보다 상세하게는, 본 발명의 목적은 평균 속도가, 예를 들면, 미끄러짐 및 차축들의 맞물림으로 인한, 오류 원인과 무관하게 추정되도록 하고 열차가 통과할 때 다양한 트랙 회로들을 분리하는 조인트들의 검출에 근거하는 방법을 제시하는 것이다.
본 발명의 목적은 트랙들을 따라 비컨들의 설비가 없어도 되는 시스템을 제시하는 것이다.
보다 상세하게는, 본 발명의 목적은 전기 조인트들을 갖는 트랙 회로들로 구성되는, 이미 현존하는 열차-로케이팅 장비를 사용하는 것이다.
본 발명의 주 특징 요소들
본 발명은 안테나를 구비하고, 전기 조인트들에 의해 분리된 "블록-섹션들"로 알려진 트랙 섹션들의 형태로 두 레일들을 갖는 트랙상에서 주행하는 차량의 속도를 측정하기 위한 방법에 관한 것으로서, 각각의 전기 조인트는 두개의 튜닝 블록들 및 이들 사이에 위치된 소정의 트랙 섹션으로 이루어지고, 각각의 상기 튜닝 블록들은 블록-섹션으로 작동하는 인접 트랙 섹션을 위한 전력 결합(power coupling)을 허용하되, 적어도 두 개의 불연속부들이, 트랙 상에서 주행하는 차량의 속도를 측정하기 위하여, 동일한 전기 조인트의 제1 및 제2 튜닝 블록들에 바로 인접하여 트랙 상에서 주행하는 차량에 제공되는 안테나에 의해 인지되는 신호의 전류 또는 전압에서 검출되는 것을 특징으로 한다.
제1 불연속부는 차축이 제1 튜닝 블록의 주파수를 위해 제1 튜닝 블록의 레벨로 통과할 때 획득된다.
제2 불연속부는 제1 튜닝 블록의 주파수로 전기적 작동을 이행함으로써 획득된다. 이런 제2 불연속부는 상기 제2 튜닝 블록의 영역에 전장 또는 자장을 생성시킴으로써 획득된다. 이런 전장 또는 자장은 제1 튜닝 블록으로 주입된 전압에 의해 방출된 전류와 비례하는 전류를 통해 발생된다. 이런 전장 또는 자장은 상기 전압에 의해 방출된 전류에 의해 직접 발생된다.
다른 실시예에 따르면, 전기적 작동은 제2 튜닝 블록의 제2주파수의 전압과 직렬로 주입된 전압이다. 이런 직렬로 주입된 전압은 제1 튜닝 블록으로 주입되는 전압과 비례한다.
또 다른 실시예에 따르면, 전기적 작동은 제2 튜닝 블록에 제공되는 전압 발생기로의 전류의 주입인데, 이런 전류는 레일들 사이에 배열된 루프 둘레를 지나며, 상기 전류는 상기 제1 튜닝 블록으로 주입된 전압에 의해 방출된 전류에 비례한다.
트랙을 주행하는 차량내에 있는 안테나에 의해 검출된 신호는 제1 튜닝 블록으로 주입된 전압의 주파수로 필터링된다.
본 발명은 또한 상기된 바와 같은 방법을 수행하기 위한 설비에 관한 것으로서, 트랙이 전기 조인트들에 의해 분리된 블록-섹션들의 형태로 구성되며, 각각의 전기 조인트는 적어도 두 개의 튜닝 블록들 및 이들 사이에 위치된 단거리 트랙 섹션으로 이루어진다. 이런 설비는 동일한 전기 조인트의 제1 및 제2 튜닝 블록들에 바로 인접하여 트랙에서 주행하는 차량에 존재하는 안테나에 의해 인지되는 신호의 적어도 두 개의 전류 또는 전압 불연속부들을 발생시키기 위한 수단을 포함하고 있다.
도1은 전자 조인트의 등가 전자 다이어그램을 도시한다.
도2는 도1에 기술된 바와 같은, 두 전자 조인트들 사이의 트랙 회로의 등가 다이어그램을 도시한다.
도3은 차축이 지나기 이전에 차축들의 전방에 있는 레일들의 전류에 대한 차축들의 영향을 도시한다.
도4는 차축이 통과한 이후 레일들의 전류에 대한 차축들의 영향을 나타낸다.
도5는 선행 기술에 따른 차축들 전방 레일들의 전류의 다이어그램을 도시한다.
도 6,7 및 8은 본 발명의 여러 다른 실시예들을 도시한다.
도9는 본 발명에 따른 차축 전방 레일들의 전류의 다이어그램을 도시한다.
도1에 도시된 바와 같이, 전자 조인트는 제1 측면(좌측)에 위치된 제1 튜닝 블록 TU.F1을 포함하는데, 그것은 트랙에서 주파수 F1의 전압을 발생시키며 튜닝 블록에 인접한 트랙의 제1 측면(좌측)의 전력 결합을 허용하도록 방출기로서 작용한다. 15 내지 30 미터의 거리에 위치된 제2 튜닝 블록 TU.F3은 이런 튜닝 블록에 인접한 트랙의 다른 부분(우측)의 전력 결합을 허용한다. 이런 제2 튜닝 블록은 주파수 F3에 대한 수신기로서 작용한다. 그것은 전압이 주파수 F3으로 발생되도록 하는 방출기(emitter)로서 또한 선택적으로 작동할 수 있다.
도2는 블록-섹션들로 구성되고, 각각이 쌍으로 결합된 두 개의 튜닝 블록들로 구성되는 전자 조인트들에 의해 분리된 여러 트랙 섹션들을 포함하는 트랙 회로를 나타낸다. 주파수 F1에 대해, 두 개의 튜닝 블록들, TU.F1 및 TU.F1'는 이들 두 블록들 사이에 포함된 트랙 섹션(블록-섹션1)의 튜닝을 수행하는 캐패시티와 등가이지만, 두 튜닝 블록들 TU.F3 및 TU.F3'는 이런 동일 주파수(F1)에서 단락-회로(short-circuits)와 등가이다. 인접 트랙 회로들의 주파수(F3)에서, 튜닝 블록들의 기능은 반전된다.
도3 및 4에 도시된 바와 같이, 션트(shunt) 또는 단락-회로는 차축(3)이 통과될 때, 레일(1,2)들 사이에 형성된다. 보다 상세하게는, 주파수 F1에서 발생되고 차축(3)의 전방 트랙(1)에 제공된 전류 I의 동작은 수정된다.
도5에 도시된 바와 같이, 주파수 F1의 전류 I가, 차축이 주파수 F1의 신호를 발생시키는 방출기 TU.F1에 접근하는 순간 까지 하이로 유지되는 것이 관측된다. 상기 방출기의 레벨에서, 주파수 F1의 전류 I가 갑자기 하강하여, 그 지점에서 제1 불연속부(7)를 생성하는 것으로 관측된다. 도5는 기준치로 작용하는 x-축상의 방출기 TU.F1의 위치를 중심으로 한, 차축 전방의 전류 I의 상세 작동도이고, 여기에서, TU.F3은 18m 위치에 설정된다.
본 발명은 제2튜닝 블록 TU.F3에 바로 인접하여 제2 불연속부(8)를 생성하고 상기 불연속부들이 발생하는 두 지점들 사이의 열차 평균 속도를 계산할 수 있도록 공지된 거리에서 발생하는 이들 두 불연속부들을 사용한다.
이러한 목적을 위해, 본 발명은 전류 I에 의해 발생된 자장으로부터 초래되는 신호를 열차안에서 검출하도록 고안되었다. 보다 상세하게는, 공지된 방식으로 안테나 신호들을 필터링함으로써 획득된 전압(V)이 차축(3) 전방의 레일들에 제공된 전류 I에 비례할 것이다. 이런 신호는 제1 차축(3) 상류에 배열된 공지된 타입 의 적어도 하나의 안테나에 의해 포착된다. 신호는 전류 I의 두 불연속부(7,8) 검출을 허용하기 위하여 주파수 F1으로 필터링된다. 주파수 F3 또는 다른 주파수들의 하나 이상의 다른 신호들이 다른 트랙 회로들에서 발생하는 다른 쌍들의 불연속부들을 검출하기 위해 또한 사용될 수 있다.
도6에 보다 상세히 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따라, 수신기로서 작동하며, 주파수 F3의 단락 회로와 등가인 블록 TU.F3에 인접한 레일(1,2)들 사이에 루프(4)를 배치하는 것이 제시된다. 이런 루프(4)에는 바람직하게는 블록 TU.F1의 전류에 비례하는 주파수 F1의 전류가 제공된다. 그것은 바람직하게는 이런 블록과 직렬로 연결되어 있다. 유익하게도, 루프(4)에 의해 발생된 자장은 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위해 필요한 제2 불연속부(8)를 생성한다.
도7에 보다 상세하게 도시된, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 주파수 F1의 전압 발생기(5)를 블록 TU.F3와 직렬로 연결하는 것이 제시된다. 이런 경우에, 블록 TU.F3는 주파수 F1에 대한 단락 회로와 등가이다. 발생기(5)는 바람직하게는 블록 TU.F1을 위한 전원으로부터 공급된다.
제2 불연속부(8)는 블록 TU.F3 (x-축 = 18m)의 통과 동안 획득되고, 전압은 블록 TU.F1(주파수 F1의 방출기)의 그것과 비례한다.
도8에 도시된 다른 실시예에 따라, 전류 발생기(6)는 블록 TU.F3의 단자들과 병렬로 결합된다. 그래서, 발생된 전류가 두 레일(1,2)들 사이에 배치된 루프(9) 둘레를 지나게 되고, 그 지점에서 검출가능한 자장을 발생시킨다. 주파수 F1의 발생기(6)는 장점적으로는 블록 TU.F1과 직렬로 배열되므로써 소정의 제2 불연속부(8)를 생성시킨다.
도9는 제1불연속부를 생성하는 블록TU.F1을 0에, 그리고 제2 불연속부를 생성하는 블록 TU.F3을 점 18m에 위치시킴으로써 레일들 상에서 이동된 거리의 함수로서 전류I를 도시한다. 주파수 F1의 안테나 신호들을 필터링함으로써 차내의 신호를 검출하고, 그 하강 경사들이 블록(TU.F1, TU.F3)들의 정확한 위치에 연결(linked)되는 두 개의 불연속부(7,8)들의 존재를 검출한다.
통상적으로, 이런 두 검출된 불연속부들의 검출은, 상기 불연속부들의 검출 사이의 시간 간격을 규정하는 것이 가능한 마이크로프로세서를 사용하여 처리된다. 통상적으로, 블록(TU.F1, TU.F3)들 사이의 정확한 거리에 관한 인지는 두 블록(TU.F1, TU.F3)들 사이의 상기 트랙 상에서 이동하는 차량의 평균 속도를 계산하는 것이 가능하도록 한다.
특별히 장점적인 방식으로, 추가적인 장치의 설치 비용이 상대적으로 저가임으로써, 트랙상에서 이동하는 열차 속도에 대한 상대적으로 정밀한 측정치를 획득하는 것이 가능하다. 추가적으로, 이런 속도의 측정치는 비컨들의 정밀한 포지셔닝, 예를 들면, 트랙상의 보수 작업, 기후 현상, 바퀴의 미끄러짐 등의 경우에 발생할 수 있는 움직임과 무관하게 유지된다.

Claims (17)

  1. 차량의 속도를 측정하는 방법에 있어서, 상기 차량은 안테나를 구비하고, 상기 차량은 전기 조인트들에 의해 분리된 "블록-섹션들"로 공지된 트랙 섹션들의 형태로 2개의 레일들이 있는 트랙에서 주행하며, 각각의 전기 조인트는 2개의 튜닝 블록들(TU.F1 및 TU.F3) 및 상기 튜닝 블록들 사이에 위치한 트랙 섹션으로 구성되고, 각각의 튜닝 블록은 블록-섹션으로서 작용하는 인접 트랙 섹션을 위한 전력 결합을 제공하며, 상기 방법은,
    트랙에서 주행하는 차량의 속도를 측정하기 위하여, 2개 이상의 불연속부들이, 동일한 전기 조인트의 제1 및 제2 튜닝 블록들(TU.F1 및 TU.F3) 바로 부근에서 트랙에서 주행하는 차량에 있는 안테나에 의해 인식된 신호의 전류 또는 전압에서 검출되는 것을 특징으로 하는 차량속도 측정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 제1 불연속부는 차축이 제1 튜닝 블록(TU.F1)의 주파수(F1)를 위한 제1 튜닝 블록의 레벨로 통과할 때 얻어지는 것을 특징으로 하는 차량속도 측정 방법.
  3. 제1 또는 2항에 있어서, 제2 불연속부는 제1 튜닝 블록(TU.F1)의 주파수(F1)로 전기적 작동을 수행함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 차량속도 측정 방법.
  4. 제3항에 있어서, 제2 불연속부는 제2 튜닝 블록(TU.F3) 부근에서 전장 또는 자장을 생성함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 차량속도 측정 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전장 또는 자장은 제1 튜닝 블록(TU.F1)으로 주입된 전압에 의해 방출된 전류에 비례하는 전류에 의해 발생하는 것을 특징으로 하는 차량속도 측정 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 전장 또는 자장은 상기 전압에 의해 방출된 전류에 의해 발생하는 것을 특징으로 하는 차량속도 측정 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전기적 작동이 제2 튜닝 블록(TU.F3)의 제2 주파수(F3)에서의 전압과 직렬로 주입된 전압인 것을 특징으로 하는 차량속도 측정 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 직렬로 주입된 전압이 제1 튜닝 블록(TU.F1)으로 주입되는 전압에 비례하는 것을 특징으로 하는 차량속도 측정 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전기적 작동이 제2 튜닝 블록(TU.F3)에 있는 전압 발생기로의 전류 주입이고, 이 전류는 레일들 사이에 배열된 루프 둘레를 흐르는 것을 특징으로 하는 차량속도 측정 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 전류는 제1 튜닝 블록(TU.F1)으로 주입된 전압에 의해 방출된 전류에 비례하는 것을 특징으로 하는 차량속도 측정 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 신호는 제1 튜닝 블록(TU.F1)으로 주입된 전압의 주파수(F1)로 필터링되는 것을 특징으로 하는 차량속도 측정 방법.
  12. 제1항 또는 제2항에 따른 방법을 수행하기 위한 장치에 있어서, 전기 조인트들에 의해 분리된 블록-섹션들 형태로 트랙이 구성되고, 각각의 전기 조인트는 2개 이상의 튜닝 블록들(TU.F1 및 TU.F3) 및 상기 튜닝 블록들 사이에 위치한 단거리 트랙 섹션으로 구성되며, 상기 장치는,
    동일한 전기 조인트의 제1 및 제2 튜닝 블록들(TU.F1 및 TU.F3) 바로 부근에서 트랙에서 주행하는 차량에 있는 안테나에 의해 인식된 신호에서 2개 이상의 전류 또는 전압 불연속부들을 발생시키기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 수단은 제2 튜닝 블록(TU.F3)에 인접 배치된 루프(4)를 포함하고, 상기 루프(4)에는 제1 튜닝 블록(TU.F1)의 주파수(F1)로 전류에 의하여 전원이 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 루프(4)는 제1 튜닝 블록(TU.F1)과 직렬로 배열되는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제12항에 있어서, 상기 수단은 제2 튜닝 블록(TU.F3)과 직렬로 연결된 제1 튜닝 블록(TU.F1)의 주파수(F1)의 전압 발생기(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제12항에 있어서, 상기 수단은 레일들 사이에 배열된 루프를 통하여 제2 튜닝 블록(TU.F3)에 병렬로 연결된 전류 발생기(6)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제12항에 있어서, 차량에 있는 안테나가, 상기 안테나에 연결되고 주파수 F1로 설정된 필터가 제공된 수신기 회로를 따라 제1 차축(3)의 전방에 위치되는 것을 특징으로 하는 장치.
KR1020017013245A 1999-04-30 2000-04-20 철도 차량의 속도 측정 방법 및 그 장치 KR100684465B1 (ko)

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EP99870079A EP1048545A1 (fr) 1999-04-30 1999-04-30 Procédé de mesure de la vitesse d'un véhicule sur rails et installation destinée à cet effet
EP99870079.3 1999-04-30

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