KR100689633B1 - 철도궤도 결함 자동 검측 및 관리 시스템, 자동 검측 및관리 방법 - Google Patents

철도궤도 결함 자동 검측 및 관리 시스템, 자동 검측 및관리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 철도궤도 검측에 따른 안전성, 경제성 및 신뢰성을 향상시키고, 운행 중인 기차에 적용하는 것에 의해 별도의 검사 차량을 생산할 필요가 없어 비용적인 부담을 최소화할 수 있으며, 철도궤도의 결함 및 파손을 분석한 자료를 데이터베이스화하고, 상기 데이터베이스화한 자료를 토대로 각종 통계 및 복구방안을 제시할 수 있는 철도궤도 결함 자동 검측 및 관리시스템, 자동 검측 및 관리방법에 관한 것으로서, 본 발명의 철도궤도 결함 자동 검측 및 관리시스템은 철도궤도(레일 및 레일고정부재)의 결함 및 파손 여부를 초음파, 영상처리 기술 등을 이용하여 자동검측하고, 위치추적시스템과 연동하여 결함 및 파손 부위의 위치를 확보하고, 상기 결함 및 파손 부위에 식별 가능하도록 마킹한다. 또한, 획득된 영상을 데이터베이스화하여 각종 통계 및 결함 복구에 따른 방안을 제시할 뿐만 아니라, 기관실, 역무실, 차량기지, 중앙통제센터 등에서 이를 실시간으로 확인할 수 있도록 하여 철도궤도의 결함 및 파손 여부를 자동으로 검측하고, 그에 따른 정확성, 신뢰성 및 경제성을 향상시킬 수 있으며 사후 관리 및 보수가 용이한 특징을 갖는다.
철도궤도, 레일, 레일고정부재, 영상 검측, 초음파 검측

Description

철도궤도 결함 자동 검측 및 관리 시스템, 자동 검측 및 관리 방법{A system and method for auto managementing and detecting to defect of railroad track}
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 철도궤도 결함 자동검측 및 관리시스템의 구성도
도 2는 도 1의 영상 검측부의 상세 구성도
도 3은 본 발명을 설명하기 위한 철도 궤도를 도시한 도면
도 4는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 철도궤도 결함 자동검측 및 관리시스템의 구성도
도 5는 도 4의 초음파 검측부의 상세 구성도
도 6은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 철도궤도 결함 자동검측 및 관리시스템의 구성도
도 7은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 철도궤도 결함 자동검측 및 관리방법을 설명하기 위한 플로우챠트
도 8은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 철도궤도 결함 자동검측 및 관리방법을 설명하기 위한 플로우챠트
도 9는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 철도궤도 결함 자동검측 및 관리방법을 설명하기 위한 플로우챠트
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100 : 영상 검측부 200 : 영상 처리부
300 : 데이터베이스 400 : 위치추적시스템
500 : 마킹부 600 : 디스플레이부
700 : 보수관리부 800 : 초음파 검측부
900 : 레이저 검측부
본 발명은 기차나 지하철의 궤도 검사를 통한 선로의 평가 및 관리 시스템에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는, 영상처리 기술을 이용하여 철도궤도의 결함 및 파손 검측에 따른 경제성, 인명에 대한 안정성 및 실용성을 극대화할 수 있는 철도궤도(철도레일 및 레일고정부재)의 결함 자동검측 및 관리시스템, 자동검측 및 관리방법에 관한 것이다.
일반적으로, 기차나 지하철 등의 운반체와 궤도 검사 및 레일고정부재(코우지엔) 파손 검사, 선로의 적합성 여부의 평가는 오랜 경험을 갖고 있는 검진도공의 검사에 의존하고 있는 실정이다. 이처럼 지금까지는 사람이 직접 궤도 및 레일고정부재의 결함과 파손을 검사하기 때문에 시간, 인력의 낭비는 물론, 경제적인 낭비 를 초래하고 있는 것이 현실이고, 무엇보다 사람이 하는 일이기 때문에 완전한 검측이 불가능하다는 문제점이 있었다.
특히, 날씨, 환경, 검진도공의 책임감에 따른 주관적인 요소가 검사에 직접적인 영향을 미치고 있을 뿐만 아니라, 여러 가지 상황하에서 발생할 수 있는 검진도공의 안전상의 문제에 있어서도 매우 큰 부담으로 작용하고 있는 것이 현실이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 철도궤도를 정밀하고 완벽하게 검측하여 경제성, 인명에 대한 안정성, 실용성을 확보할 수 있는 철도궤도 결함 자동검측 및 관리시스템, 자동검측 및 관리방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 운행 중인 기차에 적용하는 것에 의해 별도의 검사 차량을 생산할 필요가 없어 비용적인 부담을 최소화할 수 있는 철도궤도 결함 자동검측 및 관리시스템, 자동검측 및 관리방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 철도궤도의 결함 및 파손을 분석한 자료를 데이터베이스화하고, 상기 데이터베이스화한 자료를 토대로 처리 및 복구방안을 제시할 수 있는 철도궤도 결함 자동검측 및 관리시스템, 자동검측 및 관리방법을 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 철도궤도 결함 자동검측 및 관리시스템은 철도궤도의 영상을 획득하여 결함 및 파손 여부를 검측하는 영상 검측부와; 상기 영상 검측부에서 획득된 영상을 데이터베이스화하고, 상기 결함 및 파손이 발생된 철도궤도의 위치를 추적하고, 해당 부위에 마킹하기 위한 제어신호를 출력하는 영상 처리부와; 상기 영상 처리부의 제어신호에 따라 상기 결함 및 파손이 발생된 철도궤도의 현재 위치를 추적하는 위치추적시스템과; 상기 영상 처리부의 제어신호에 따라 상기 결함 및 파손이 발생된 철도궤도에 사람의 눈으로 식별 가능하도록 마킹하는 마킹부와; 상기 데이터베이스화된 자료를 토대로 결함 및 파손 정도에 따른 보수 방법을 제시하는 보수관리부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 철도궤도 결함 자동검측 및 관리시스템은 상기 영상 검측부가 레일 및 레일고정부재를 촬영하여 영상을 획득하는 영상 획득부와, 상기 획득된 영상에 포함된 잡음을 제거하는 잡음제거부와, 상기 잡음이 제거된 영상을 판독하여 상기 레일 및 레일고정부재의 결함 및 파손 여부를 판정하는 영상 판독부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 철도궤도 결함 자동검측 및 관리시스템은 철도궤도로 초음파를 발사하고, 반사되어 돌아오는 초음파를 이용하여 상기 철도궤도의 결함 및 파손 여부를 검사하는 초음파 검측부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 초음파 검측부는 상기 철도궤도로 초음파를 발생하고, 반사되어 되돌아오는 초음파를 수신하는 초음파 발생부와, 상기 초음파 발생부로 수신된 아날로그 형태의 초음파를 디지털 신호로 변환하는 A/D변환부와, 상기 디지털 신호를 정형화된 컴퓨터 프로토콜로 정보화시키는 디지털 정보화부와, 상기 디지털 정보가 갖는 패턴의 특징을 추출하는 패턴특징 추출부와, 상기 추출된 패턴 특징을 이용하여 철도궤도 의 결함 및 파손 여부를 판정하는 결함 유무 판정부를 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명의 철도궤도 결함 자동검측 및 관리시스템은 결함 및 파손이 발생된 철도궤도의 영상 및 그에 따른 대처 방안을 디스플레이 하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 철도궤도 결함 자동검측 및 관리시스템은 철도궤도로 레이저를 발사하고, 반사되어 돌아오는 레이저를 이용하여 레일고정부재의 위치를 검측하는 레이저 검측부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 철도궤도 결함 자동검측 및 관리방법은 철도궤도의 영상을 획득하는 단계와; 상기 획득된 영상을 판독하여 상기 철도궤도의 결함 및 파손 여부를 판정하는 단계와; 상기 획득된 영상 중에서 철도궤도의 결함 및 파손이 발생되었다고 판정된 영상이 존재하면 상기 결함 및 파손이 발생된 위치를 확보하는 단계와; 상기 결함 및 파손이 발생된 위치에 사후 보수작업자가 쉽게 식별할 수 있도록 마킹하는 단계와; 통계 및 관리를 위해 상기 획득된 영상을 데이터베이스화하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 철도궤도 결함 자동검측 및 관리방법 결함 및 파손이 발생되었다고 판정된 영상 및 그에 따른 대처 방안을 기관실, 각 역의 역무실, 차량기지, 중앙통제센터 중 적어도 어느 하나의 장소에 설치된 디스플레이부를 통해 디스플레이 하는 것을 포함함을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 철도궤도 결함 자동검측 및 관리방법은 상기 철도궤도에 초음파를 발사하여 철도궤도의 불연속부, 균열, 파손 여부를 검측하는 단계를 더 포 함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 철도궤도 결함 자동검측 및 관리방법은 철도궤도에 레이저를 발사하여 레일고정부재의 위치를 측정하여 정확한 영상 획득이 이루어질 수 있도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 철도궤도 결함 자동검측 및 관리시스템, 자동검측 및 관리방법을 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 철도궤도 결함 자동검측 및 관리시스템의 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 영상 검측부의 상세 구성도이며, 도 3은 레일 및 레일고정부재를 포함하는 철도궤도를 도시한 것이다.
먼저, 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 철도궤도 결함 자동검측 및 관리시스템은 크게, 철도궤도의 영상을 획득하여 상기 철도궤도의 결함 및 파손 여부를 검사하는 영상 검측부(100)와, 상기 영상 검측부(100)에서 출력되는 영상 중에서 상기 철도궤도의 결함이 발생된 것으로 판독 처리된 영상과 그렇지 않은 영상으로 분류하고, 사후 관리를 위한 데이터로 처리하는 영상 처리부(200)와, 상기 영상 처리부(200)에서 출력되는 영상 데이터를 저장하는 데이터베이스(300)와, 상기 영상 처리부(200)로부터 제어신호를 받아 결함이 발생된 철도궤도의 위치를 추적하는 위치추적시스템(400)과, 영상 처리부(200)로부터 제어신호를 받아 결함이 발생된 철도궤도에 육안으로 볼 수 있도록 마킹(Marking)을 하는 마킹부(500)와, 상기 데이터베이스(300)에 등록된 결함이 발생된 것으로 판독 처리된 영상을 토대로 보수 및 대처방법을 제시하는 보수관리부(700) 및 상기 영상 처리부(200)로부터 영상을 수신하여 화면으로 표시하고, 상기 보수관리부(700)에서 제공하는 보수 및 복구 방법 제시 정보를 화면으로 표시하는 디스플레이부(600)를 포함하여 구성된다.
한편, 상기의 영상 검측부(100)는 도 2에 도시한 바와 같이, 영상 획득부(100a)와, 잡음제거부(100b) 및 영상 판독부(100c)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 영상 획득부(100a)는 고속 촬영이 가능한 카메라로서, 상기 카메라는 시속 500Km 이상의 속도에서도 고해상도로 촬영한 가능하여 최근에 개통된 고속전철이 300Km/h 임을 감안하더라도 충분한 해상도로 촬영이 가능하다. 이때, 상기 카메라는 도 3에 도시된 바와 같이, 레일(31)과, 상기 레일(31) 양쪽에 설치되는 레일고정부재(33)를 촬영하기 위해 적어도 1대에서 3대까지 설치할 수가 있다.
상기 잡음제거부(100b)는 고속으로 운행 중인 차량에서 촬영된 영상에서 포함될 수 있는 잡음을 제거하는 것으로서, 실시간 웨이블렛 에지 검출(Wavelet edge detection) 방식을 포함한 다양한 방식을 이용하여 영상 데이터에 포함된 잡음을 효과적으로 제거한다.
상기 영상 판독부(100c)는 잡음이 제거된 영상을 판독하여 레일(31) 및 레일고정부재(33)의 결함 및 파손 여부를 판정하여 그 결과 정보 및 영상을 영상 처리부(200)로 전송한다.
한편, 상기 영상 처리부(200)는 영상 판독부(100c)로부터 철도궤도를 촬영한 영상을 받아 결함이 발생한 것으로 판독된 영상과 결함이 발생하지 않은 것으로 판 독된 영상을 분류하여 이를 데이터베이스(300)에 저장한다. 또한, 결함이 발생된 위치를 확보하기 위해서 위치추적시스템(400)으로 제어신호를 출력하고, 상기 마킹부(500)로 제어신호를 출력하여 상기 결함이 발생된 위치의 철도궤도에 페인트 등이 분사되어 추후 보수 작업을 하는 작업자의 눈에 잘 띌 수 있도록 한다. 이때, 기차가 운행 중에 있고 상기 영상 획득, 결함 및 손상 여부를 판단하는데 소정의 시간이 소요됨을 감안하여 상기 마킹부(500)는 상기 영상 검측부(100) 및 영상 처리부(200)와는 공간적으로 소정의 간격을 유지하도록 설치하는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 철도궤도 결함 자동검측 및 관리시스템은 크게, 차량에 설치되는 부분과 각 역의 역무실, 차량기지, 중앙통제센터 등에 설치되는 부분으로 구분하여 설치할 수 있다. 예를 들어, 영상 검측부(100), 위치추적시스템(400)을 구성하는 위성송수신기, 마킹부(500)의 경우에는 철도궤도의 영상을 획득해야 하고, 차량의 현재 위치 등을 추적해야 하며, 결함이 발생된 위치의 철도궤도에 마킹을 해야 하기 때문에 반드시 차량의 외측에 설치되어야 하나, 그 이외의 부분은 기관실, 각 역의 역무실, 차량기지, 중앙통제센터 등에 설치하는 것이 바람직하다. 이를 위해 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 철도궤도 결함 자동 검측 및 관리시스템은 상기 영상 처리부(200)가 무선네트워크에 연결되어 영상 획득부(100a)에서 획득된 영상과, 결함 및 파손 여부 확인 데이터 등의 검측 결과 데이터를 포함하여 관리상에 필요한 전반적인 데이터를 각 역의 역무실, 차량기지 및 중앙통제센터로 전송하여 어디에서도 검측 결과를 실시간 확인이 가능하게 한다. 물론, 데이터베이스(300)와 보수관리부(700) 및 디스플레이부(600)를 제외한 영상 검측부(100) 및 영상 처리부(200) 등을 상기 위성송수신기와 더불어 하나의 모듈로 구성하여 차량의 외측에 설치할 수도 있다.
이와 같은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 철도궤도 결함 자동검측 및 관리시스템은 영상 검측부(100)에서 영상을 통해 철도궤도의 결함 및 파손 여부를 검측하고, 결함이나 파손 부분이 검출되면, 위치추적시스템(400)은 상기 결함이나 파손된 위치를 추적하여 위치를 확보하고, 마킹부(500)는 상기 결함 및 파손 위치에 페인트 등을 분사하여 추후 보수작업자가 쉽게 확인할 수 있도록 한다.
또한, 영상 검측부(100)에서 획득된 영상은 영상 처리부(200)에서 디지털 정보로 변환한 후, 실시간으로 기관실, 역무실, 차량기지, 중앙통제센터로 전송하여 철도궤도의 결함 및 파손 위치, 그 정도 등을 확인할 수 있도록 하며, 상기 디지털 정보를 데이터베이스화함으로써, 보수관리부(700)에서 결함 및 파손 정도에 따라 보수방법 등을 제시할 수 있도록 한다.
한편, 도 4는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 철도궤도 결함 자동검측 및 관리 시스템의 구성도로서, 전술한 제 1 실시 예와 비교하여 초음파 검측부를 추가로 구성한 것이다. 참고로, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 자동 검측 및 관리 시스템에 따른 구성요소 중 제 1 실시 예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 설명하기로 한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 철도궤도 결함 자동검측 및 관리 시스템은, 초음파 검측부(800), 영상 검측부(100), 영상 처리부(200), 데이터베이스(300), 위치추적시스템(400), 마킹부(500) 및 디스플레이부 (600) 및 보수관리부(700)를 포함하여 구성된다.
상기 초음파 검측부(800)는 철도궤도에 초음파를 발사하고, 반사되어 되돌아오는 초음파를 이용하여 철도궤도의 결함이나 파손 여부를 검사하기 위한 것으로서, 철도궤도의 불연속면 즉, 균열 및 파손 등의 발생여부를 확인한다.
이와 같은 초음파 검측부(800)는 도 5에 도시한 바와 같이, 철도궤도로 초음파를 발사하고, 반사되는 초음파를 수신하는 초음파 발생부(800a)와, 상기 초음파 발생부(800a)로 수신된 아날로그 형태의 반사파를 디지털 신호로 변환하는 A/D변환부(800b)와, 상기 디지털 신호를 정형화된 컴퓨터 프로토콜로 디지털 정보화시키는 디지털 정보화부(800c)와, 상기 디지털 정보가 갖는 패턴의 특징을 추출하는 패턴특징 추출부(800d)와, 상기 패턴특징 추출부(800d)에서 추출된 패턴의 특징을 확인하여 철도궤도의 결함 및 파손 여부를 판정한 후, 그 결과 정보를 영상 검측부(100)로 출력하는 이상 유무 판정부(800e)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 영상 검측부(100)는 상기 초음파 검측부(800)로부터 입력되는 데이터를 이용하여 레일 및 레일 고정부재의 위치를 촬영한 영상을 획득한 후, 상기 제 1 실시 예에서 설명한 일련의 과정을 수행한다.
상기 이상 유무 판정부(800e)는 철도궤도의 균열 및 파손 여부를 체크하여 균열 및 파손의 정도가 허용치 이상이 되었다고 판단되면 상기 영상 검측부(100)로 결함이 발생하였음을 알리는 제어신호를 출력한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 제 2 실시 예에 의하면, 초음파 검측부(800)에서 초음파를 발생하여 철도궤도의 표면 및 그 내부의 불연속부의 존재 여부를 확인 하여 궤도의 결함 및 파손 여부를 분석한 후, 궤도의 결함 및 파손이 발생한 것으로 판단되면, 상기 영상 검측부(100)로부터 제어신호를 출력하여 상기 철도궤도의 영상 촬영을 통한 또 한 번의 판독이 이루어지도록 하므로, 보다 정확한 결함 및 파손 여부를 확인할 수가 있게 된다.
한편, 도 6은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 철도궤도 결함 자동검측 및 관리시스템의 구성도로서, 본 발명의 제 3 실시 예는 레일고정부재(33)의 정확한 위치 파악을 통해 영상 획득이 이루어질 수 있도록 상기 레일(331) 및 레일고정부재(33)의 정확한 위치를 레이저(Laser)를 이용하여 파악하기 위한 구성이다.
이와 같은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 철도궤도 결함 자동검측 및 관리시스템은, 레이저 검측부(900), 영상 검측부(100), 영상 처리부(200), 데이터베이스(300), 위치추적시스템(400), 마킹부(500), 디스플레이부(600), 보수관리부(700)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 레이저 검측부(900)는 레이저를 이용하여 레일(31) 및 레일고정부재(33)의 정확한 위치를 파악한 후, 이를 영상 검측부(100)로 전달함으로써, 상기 영상 검측부(100)에 의한 레일(31) 및 레일고정부재(33)의 정확한 영상 획득이 이루어질 수 있도록 한다. 참고로, 상기 레이저 검측부(900)를 제외한 다른 구성요소에 대한 설명은 전술한 실시예와 동일하므로 이하에서는 생략한다.
이하에서는 본 발명의 실시 예들에 따른 철도궤도 자동검측 및 관리방법을 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 철도궤도 자동검측 및 관리방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 운행중인 기차에 설치된 영상 획득부(100a)는 기차가 레일을 따라 운행하는 동안 레일(31)과, 상기 레일(31) 양쪽에 설치된 레일고정부재(33)를 촬영하여 영상을 획득한다(S701).
이렇게 획득된 영상은 잡음제거부(100b)로 입력되며, 상기 잡음제거부(100b)는 영상에 포함되어 있는 잡음을 제거한 후(S702), 상기 영상 판독부(100c)로 전송한다.
영상 판독부(100c)는 입력되는 영상을 판독하여 레일(31)이나 레일고정부재(33)에 결함이나 파손이 발생되었는지의 여부를 판독한 후(S703), 상기 판독 정보를 영상 정보와 함께 영상 처리부(200)로 전송한다.
상기 영상 처리부(200)는 레일(31)이나 레일고정부재(33)에 결함이나 파손이 발생된 영상이 입력되면, 상기 위치추적시스템(400)과 마킹부(500)로 제어신호를 출력한다. 이에 상기 위치추적시스템(400)은 상기 결함이나 파손이 발생된 위치를 추적하고(S704), 이와 동시에 상기 마킹부(500)는 상기 결함이나 파손이 발생된 위치에 페인트를 분사한다(S705).
이후, 상기 영상 처리부(200)는 영상 판독부(100c)로부터 입력되는 영상을 디지털 정보화한 후(S706), 결함이나 파손이 발생되었다고 판독된 영상과 그렇지 않은 영상으로 분류하여(S707), 차후에 중요한 통계 자료로 활용함과 동시에 보수관리부(700)가 검측에 대한 결과 분석을 통해 적절한 복구방법을 제시할 수 있도록 데이터베이스에 등록한다(S708). 그리고 상기 결함이 발생되었다고 판독된 영상을 디스플레이부(600)로 전송하여 디스플레이 한다(S709).
이때, 상기 디스플레이부(600)는 기관실, 각 역의 역무실, 차량기지, 중앙통제센터에 설치될 수 있으므로 언제어디서든지 실시간으로 철도궤도의 결함이나 파손 유무를 확인할 수 있고, 상기 보수관리부(700)에서 상기 결함이나 파손 정도에 따른 적당한 보수방법 등을 디스플레이부(600)를 통해 출력함으로써, 결과적으로, 철도궤도의 결함이나 파손을 영상을 통해서 정확하게 검측할 수 있고, 이를 바탕으로 한 데이터베이스화된 자료를 분석하는 것에 의해 적절한 대처 방안을 제시해 줌으로서 그 만큼 유지 보수 및 통제 관리가 용이해진다.
한편, 도 8은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 철도궤도 결함 자동 검측 및 관리방법을 설명하기 위한 플로우챠트로서, 초음파 검측부(800)는 기차가 레일(31)을 따라 운행하는 동안 레일(31)의 결함 및 파손 여부를 검사하기 위한 초음파를 발생한다(S801). 그리고 반사되어 되돌아오는 초음파를 검출하여 디지털 신호로 변환한 후(S802). 상기 디지털 신호를 정형화된 컴퓨터 프로토콜로 디지털 정보화한다(S803).
이후, 상기 디지털 정보가 갖는 패턴의 특징을 추출한 후(S804), 상기 추출된 특징을 이용하여 레일(31)의 결함 및 파손 여부를 판정하고(S805), 판정 결과 정보를 상기 영상 검측부(100)로 전송한다.
상기 영상 검측부(100)는 레일고정부재(33)의 결함 및 파손 여부를 검측하기 위해서 레일(321) 양측에 설치되는 레일고정부재(33)를 촬영하여 영상을 획득한다(S806).
이렇게 획득된 영상은 잡음제거부(100b)로 입력되며, 상기 잡음제거부(100b)는 영상에 포함되어 있는 잡음을 제거한 후(S807), 상기 영상 판독부(100c)로 전송한다.
영상 판독부(100c)는 입력되는 영상을 판독하여 레일고정부재(33)에 결함이나 파손이 발생되었는지의 여부를 판독한 후(S808), 상기 판독 정보를 영상 정보와 함께 영상 처리부(200)로 전송한다.
상기 영상 처리부(200)는 레일고정부재(33)에 결함이나 파손이 발생된 영상이 입력되면, 상기 위치추적시스템(400)과 마킹부(500)로 제어신호를 출력한다. 이에 상기 위치추적시스템(400)은 상기 결함이나 파손이 발생된 위치를 추적하여 확보하고(S809), 이와 동시에 상기 마킹부(500)는 상기 결함이나 파손이 발생된 위치에 페인트를 분사한다(S810).
이후, 상기 영상 처리부(200)는 영상 판독부(100c)로부터 입력되는 영상을 디지털 정보화한 후(S811), 결함이나 파손이 발생되었다고 판독된 영상과 그렇지 않은 영상으로 분류하여(S812), 차후에 결함 및 파손 여부의 판정 등에 따른 통계 자료로 활용함과 동시에 보수관리부(700)가 검측에 대한 결과 분석을 통해 적절한 복구방법을 제시할 수 있도록 데이터베이스에 등록한다(S813). 그리고 상기 결함이 발생되었다고 판독된 영상을 디스플레이부(600)로 전송한다(S814).
한편, 도 8은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 철도궤도 결함 자동검측 및 관리방법을 설명하기 위한 플로우챠트로서, 레이저 검측부(900)는 기차가 레일(31)을 따라 운행하는 동안 레일고정부재(33)의 위치를 측정하기 위한 레이저를 발사한다 (S901). 반사되어 되돌아오는 레이저를 수신하여 레일고정부재(33)의 위치를 검측한 후(S902), 이렇게 측정된 레일고정부재(33)의 위치정보를 상기 영상 검측부(100)로 전송한다.
상기 영상 검측부(100)는 레일고정부재(33)의 결함 및 파손 여부를 검측하기 위해서 상기 레이저 검측부(800)로부터 입력된 위치정보를 토대로 레일(31) 양측에 설치되는 레일고정부재(33)를 촬영하여 영상을 획득한다(S903).
이렇게 획득된 영상은 잡음제거부(100b)로 입력되며, 상기 잡음제거부(100b)는 영상에 포함되어 있는 잡음을 제거한 후(S904), 상기 영상 판독부(100c)로 전송한다.
영상 판독부(100c)는 입력되는 영상을 판독하여 레일(31)이나 레일고정부재(33)에 결함이나 파손이 발생되었는지의 여부를 판독한 후(S905), 상기 판독 정보를 영상 정보와 함께 영상 처리부(200)로 전송한다.
상기 영상 처리부(200)는 레일(31)이나 레일고정부재(33)에 결함이나 파손이 발생된 영상이 입력되면, 상기 위치추적시스템(400)과 마킹부(500)로 제어신호를 출력한다. 이에 상기 위치추적시스템(400)은 상기 결함이나 파손이 발생된 위치를 추적하여 확보하고(S906), 이와 동시에 상기 마킹부(500)는 상기 결함이나 파손이 발생된 위치에 페인트를 분사한다(S907).
이후, 상기 영상 처리부(200)는 영상 판독부(100c)로부터 입력되는 영상을 디지털 정보화한 후(S908), 결함이나 파손이 발생되었다고 판독된 영상과 그렇지 않은 영상으로 분류하여(S909), 차후에 결함 및 파손 여부의 판정 등에 따른 통계 자료로 활용함과 동시에 보수관리부(700)가 검측에 대한 결과 분석을 통해 적절한 복구방법을 제시할 수 있도록 데이터베이스에 등록한다(S910). 그리고 상기 결함이 발생되었다고 판독된 영상을 디스플레이부(600)로 전송한다(S911).
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수가 있고, 상기 실시 예들을 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수가 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기의 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 철도궤도 결함 자동검측 및 관리시스템, 자동검측 및 관리방법은 다음과 같은 효과가 있다.
철도궤도의 결함이나 파손 여부를 초음파와 영상을 이용하여 자동으로 검측, 판독하는 것에 의해 궤도검측에 따른 시간, 인력, 경제적 낭비를 최소화할 수 있다.
또한, 철도궤도의 검측이 사람에 의해 이루어지지 않고 자동화된 시스템에 의해 이루어지므로 궤도상태의 안정성 및 검측에 따른 신뢰성을 확보할 수가 있다.
또한, 기차 특히 고속열차의 경우 운행속도가 빨라 사람이 직접 검측하는 경우 안전사고의 위험성이 도사리고 있는 반면에, 본 발명의 실시 예를 이용하면 무인을 통한 실시간 자료 획득, 분석, 처리가 모두 자동으로 처리되므로 인명 피해를 최소화할 수 있다.
또한, 검측된 영상 및 제반 데이터들을 데이터베이스화하여 통계 자료로 이 용함과 동시에 데이터베이스화된 자료를 토대로 결함 및 파손 상태에 따른 적절한 대처 방법을 신속하게 제시하여 주므로 대형 사고의 발생을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 이러한 시스템을 별도의 검측 차량에 설치하지 않고 직접 운행중인 차량에 설치하므로 별도의 검측 차량이 필요 없어 경제적인 부담을 최소화할 수 있다.

Claims (12)

  1. 철도궤도의 영상을 획득하여 결함 및 파손 여부를 검측하는 영상 검측부와;
    상기 영상 검측부에서 획득된 영상을 데이터베이스화하고, 상기 결함 및 파손이 발생된 철도궤도의 위치를 추적하고, 해당 부위에 마킹하기 위한 제어신호를 출력하는 영상 처리부와;
    상기 영상 처리부의 제어신호에 따라 상기 결함 및 파손이 발생된 철도궤도의 현재 위치를 추적하는 위치추적시스템과;
    상기 영상 처리부의 제어신호에 따라 상기 결함 및 파손이 발생된 철도궤도에 사람의 눈으로 식별 가능하도록 마킹하는 마킹부와;
    상기 데이터베이스화된 자료를 토대로 결함 및 파손 정도에 따른 보수 방법을 제시하는 보수관리부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 철도궤도 결함 자동검측 및 관리시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 영상 검측부는,
    레일 및 레일고정부재를 촬영하여 영상을 획득하는 영상 획득부와,
    상기 획득된 영상에 포함된 잡음을 제거하는 잡음제거부와,
    상기 잡음이 제거된 영상을 판독하여 상기 레일 및 레일고정부재의 결함 및 파손 여부를 판정하는 영상 판독부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 철도궤도 결함 자동검측 및 관리시스템
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 철도궤도로 초음파를 발사하고, 반사되어 돌아오는 초음파를 이용하여 상기 철도궤도의 결함 및 파손 여부를 검사하는 초음파 검측부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철도궤도 결함 자동검측 및 관리시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 초음파 검측부는,
    상기 철도궤도로 초음파를 발생하고, 반사되어 되돌아오는 초음파를 수신하는 초음파 발생부와,
    상기 초음파 발생부로 수신된 아날로그 형태의 초음파를 디지털 신호로 변환하는 A/D변환부와,
    상기 디지털 신호를 정형화된 컴퓨터 프로토콜로 정보화시키는 디지털 정보화부와,
    상기 디지털 정보가 갖는 패턴의 특징을 추출하는 패턴특징 추출부와,
    상기 추출된 패턴 특징을 이용하여 철도궤도의 결함 및 파손 여부를 판정하는 이상 유무 판정부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 철도궤도 결함 자동검측 및 관리시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 마킹부는,
    결함 및 파손이 발생된 철도궤도에 페인트를 분사하는 것을 특징으로 하는 철도궤도 결함 자동검측 및 관리시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 보수관리부는,
    상기 데이터베이스에 저장된 철도궤도의 결함 및 파손이 발생된 영상을 이용하여 통계화하고, 진단을 통해서 결함 및 파손에 따른 대처 방안을 제시하는 것을 특징으로 하는 철도궤도 결함 자동검측 및 관리시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 결함 및 파손이 발생된 철도궤도의 영상 및 그에 따른 대처 방안을 디스플레이 하는 디스플레이부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 철도궤도 결함 자동검측 및 관리시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 철도궤도로 레이저를 발사하고, 반사되어 돌아오는 레이저를 이용하여 레일고정부재의 위치를 검측하는 레이저 검측부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철도궤도 결함 자동검측 및 관리시스템.
  9. 철도궤도의 영상을 획득하는 단계와;
    상기 획득된 영상을 판독하여 상기 철도궤도의 결함 및 파손 여부를 판정하는 단계와;
    상기 획득된 영상 중에서 철도궤도의 결함 및 파손이 발생되었다고 판정된 영상이 존재하면 상기 결함 및 파손이 발생된 위치를 확보하는 단계와;
    상기 결함 및 파손이 발생된 위치에 사후 보수작업자가 쉽게 식별할 수 있도 록 마킹하는 단계와,
    통계 및 관리를 위해 상기 획득된 영상을 데이터베이스화하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도궤도 결함 자동검측 및 관리방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 결함 및 파손이 발생되었다고 판정된 영상 및 그에 따른 대처 방안을 기관실, 각 역의 역무실, 차량기지, 중앙통제센터 중 적어도 어느 하나의 장소에 설치된 디스플레이부를 통해 디스플레이 하는 것을 특징으로 하는 철도궤도 결함 자동검측 및 관리방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 철도궤도로 초음파를 발사하여 철도궤도의 불연속부, 균열, 파손 여부를 검측하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도궤도 결함 자동검측 및 관리방법.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 철도궤도에 레이저를 발사하여 레일고정부재의 위치를 측정하여 정확한 영상 획득이 이루어질 수 있도록 하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도궤도 결함 자동검측 및 관리방법.
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