KR100811874B1 - 건널목 자동 차단장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 건널목 자동 차단장치는 회전축이 설치되는 본체와; 상기 회전축과 브라켓에 의해 연결되는 차단간과; 상기 본체에 설치되어 회전축과 연결수단에 의해 연결되는 잭스크류 축을 구비한 스크류 잭 유니트와, 상기 스크류 잭 유니트를 구동시켜 상기 잭 스크류 축을 승강시키는 구동부를 가지는 승강수단과; 건널목으로의 열차 진입 및 통과신호를 인지하기 위한 검출부와, 상기 검출부에 의해 감지된 신호에 의해 상기 구동모터를 제어하는 제어수단을 구비한다.

Description

건널목 자동 차단장치{automatic brake system of a railway crossing}
도 1은 본 발명에 따른 건널목 자동 차단장치의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 건널목 차단장치의 평면도,
도 3은 도 1에 도시된 승강수단의 스크류 잭 유니트를 발췌하여 도시한 일부절제 사시도,
도 4는 차단간을 발췌하여 도시한 분리 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 제어수단을 개략적으로 도시한 블록도,
도 6은 무정전전원수단의 일 실시예를 나타내 보인 회로도,
도 7은 도 6에 도시된 정전검출부 일 실시예를 나타내 보인 회로도,
도 8은 도 6에 도시된 승압부에 인가되는 전압의 파형을 나타내 보인 파형도,
도 9는 본 발명에 따른 건널목 차단장치의 작동 상태를 나타내 보인 평면도,
본 발명은 건널목 차단장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 차단간과 이를 회동시키기 위한 구조가 개선된 건널목 자동차단기에 관한 것이다.
통상적으로 철길 건널목에는 열차의 원활한 운행과 상기 건널목을 통행하는 차량 및 보행자 등의 안전한 통과를 위하여 차단기가 설치되어 있다. 이러한 차단기는 건널목에서 일정한 거리를 두고 열차의 통과를 감지하는 감지장치에 의해 열차의 통과가 감지되고, 감지된 신호가 차단기 구동장치에 전달됨으로써 구동된다.
이러한 건널목 차단기의 일예가 대한민국 실용신안 등록 제 0044664호에 개시되어 있다. 차단기는 레일 하부에 매설된 제 1,2차 감지기에 연결된 콘트롤 박스와 연결되어 정, 역회전되는 모터에 의해 회동되는 피니언과, 이 피니언과 결합된 랙에 의해 차단간을 회동시키는 구조가 개시되어 있다.
등록 실용신안 제 0107325호에는 제 1감지센서 및 제 1속도센서를 가지는 감지부와, 상기 제 1감지부와 일정거리를 두고 제 2감지센서 및 제 2속도센서를 가지는 제2감지부를 구비하며, 상기 제 1,2감지부를 인터페이스 입력회로를 거쳐 감지된 신호를 비교하는 비교회로와, 이 비교회로와 연결된 검산회로를 구비한 중앙처리장치를 구비하여 차단기의 작동시간을 설정하도록 하는 구성이 개시되어 있다. 그리고 등록 실용신안 제 0333469호에는 유압실린더와, 크랭크 암을 이용한 유압식 차단기가 개시되어 있다.
상술한 바와 같은 차단기는 차단간을 회동시키기 위한 구조가 상대적으로 복잡하고, 차단간의 회동 시 관성력을 제어 할 수 없으며, 정전 시 모터의 구동이 용이하지 않다. 특히 차단간은 대부분 합성수지재(FRP)나 철재로 이루어져 있으므로 강풍이 부는 경우 차단간을 별도로 지지하거나 분리하여 보관하게 되므로 차단 간으로서의 기능을 상실하게 되는 경향이 있다. 또한 강풍 시 차단간이 흔들려 철도의 상부에 설치된 메인 전선용 송전선로와 접촉되어 단락사고가 발생되거나 차단기가 손상되는 문제점이 있다.
이러한 점을 감안하여 등록특허 제 0286436호에는 건널목 차단기가 개시되어 있다. 건널목 차단기는 플라스틱 재료에 의해 관 형상으로 형성된 두 개의 본체 세그먼트 내측에 짧은 관형상의 연결부재를 삽입하고, 이 연결부재 및 본체 세그먼트의 관벽을 그 본체 세그멘트의 연결단 근방에서 지름 방향으로 관통하는 한 쌍의 스텃을 구비하고, 상기 스텃의 관통상태를 유지하는 U 자형 금속 스프링을 구비한다.
이러한 차단기는 길이를 설정이 용이한 이점이 있으나 연결에 따른 구조가 상대적으로 복잡하며, 절연특성이 좋지 않다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 차단간의 회동 시 정지 시점에서 관성력을 줄일 수 있으며, 그 구조가 상대적으로 간단하고, 정전 시에 작동에 따른 신뢰성을 향상시킬 수 있는 건널목 자동 차단장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 차단간이 강풍에 의해 송전선로와 접촉됨으로써 발생 될 수 있는 안전사고를 방지할 수 있으며, 강풍에 의해 별도로 차단간을 분리 보관하는 번거로움을 근본적으로 방지할 수 있는 건널목 자동차단장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 건널목 차동 차단장치는,
회전축이 설치되는 본체와; 상기 회전축과 브라켓에 의해 연결되는 차단간과; 상기 본체에 설치되어 회전축과 연결수단에 의해 연결되는 잭 스크류 축을 구비한 스크류 잭 유니트와, 상기 스크류 잭 유니트를 구동시켜 상기 잭 스크류 축을 승강시키는 구동모터를 구비한 승강수단과;
건널목으로의 열차 진입 및 통과 신호를 인지하기 위한 검출수단과 상기 검출수단에 의해 감지된 신호에 의해 상기 구동모터를 제어하는 제어수단을 구비한다. 본 발명에 있어서, 상기 회전축에는 상기 차단간의 상승 및 하강의 속도를 제어하기 하기 위한 것으로, 회전축에 설치되어 차단간의 상승 및 하강의 위치를 감지하는 센서타겟들과 상기 센스타겟들과 인접되는 본체에 설치되는 근접센서 유니트들을 가진 위치제어수단을 구비한다.
삭제
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 건널목 자동 차단장치의 한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 건널목 자동차단장치는 철로의 건널목에 설치되어 기차의 통과 시 통행인, 차량 등의 통행을 제어하는 것으로, 그 일 실시예를 도 1 내지 도 5에 나타내 보였다.
도면을 참조하면, 건널목 자동차단장치는 본체(11)와, 상기 본체(11)의 상부측에 회전 가능하게 설치되는 회전축(12)과, 상기 회전축(12)과 브라켓(13)에 의해 연결되어 회전축(12)의 회전 시 상승 및 하강되는 차단간(20)과, 상기 본체(11)에 설치되어 회전축(12)을 회동시키는 승강수단(30)과, 상기 건널목으로의 열차 진입 및 통과신호를 인지하기 위한 검출수단의 신호에 의해 상기 승강수단(30)을 제어하는 제어수단(60)을 구비한다.
상기 본체(11)에 대한 차단간(20)의 설치는 본체(11)의 상부 측에 회전 가능하게 설치되는 회전축(12)의 양 단부에 각각 브라켓(13)의 연결부(13a)가 결합되고, 이 브라켓(13)에 고정된 홀더(13b)에 차단간(20)이 설치된 구조를 가진다. 상기 브라켓(13)은 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 회전축(12)에 대해 차단간(20)을 지지할 수 있는 구조이면 어느 것이나 가능하다.
상기 차단간(20)은 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이 중공을 가지는 차단부재(21)와, 상기 차단부재(21)들을 상호 연결하는 절연부재(22)를 구비한다. 상기 절연부재(22)는 양단부가 상기 차단부재(21)의 중공에 삽입되는 삽입부(22a)를 구비하는데, 이 삽입부(22a)와 상기 차단부재(21)는 핀 또는 볼트에 의해 이들의 결합상태를 유지한다. 상기 차단부재(21)는 그 단면이 원형 또는 사각, 삼각형으로 이루어질 수 있는데, 이에 한정되지 않고 내부에 중공을 가진 튜브는 어느 것이나 가능하다. 상기 차단부재는 경량금속 또는 합성수지재로 이루어질 수 있다.
상기 승강수단(30)은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본체에 설치되어 회전축(12)을 소정의 각도로 정, 역회전시키는 것으로, 상기 회전축(12)과 스크류잭 유니트(40)의 잭 스크류 축(41)을 연결하는 연결수단(31)과, 상기 스크류 잭 유니트(40)를 구동시켜 상기 잭 스크류 축(41)을 승강시키는 구동부(32)를 구비한다.
상기 스크류 잭 유니트(40)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 본체(11)에 설치되는 하우징(46)과, 상기 하우징(46)에 회전 가능하게 설치되며 상기 잭 스크류 축(41)과 나사 결합되어 잭 스크류 축(41)을 승강시키는 웜휠(42)과, 상기 웜휠(42)과 치합되는 웜(43)을 구비하는데, 이 웜(43)의 구동축(44)은 하우징(46)의 양측으로 돌출 된다. 그리고 상기 하우징(46)의 하부 측에는 승강되는 잭 스크류 축(41)을 감싸는 커버(45)가 설치된다.
상기 연결수단(31)은 상기 잭 스크류 축(41)과 회전축(12)을 연결하는 것으로, 회전축(12)에 설치되는 연결로드(31a)와 상기 연결로드(31a)의 단부와 잭스크류 축(41)의 단부를 힌지 연결하는 링크(31b)를 구비한다. 상기 연결수단(31)은 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 상기 잭 스크류 축(41)의 승강변위를 회전축(12)의 회전변위로 변환시킬 수 있는 구조이면 어느 것이나 가능하다.
그리고 상기 구동부(32)에 의한 상기 스크류 잭 유니트(40)를 구동시켜 잭스크류 축(41)을 승강시킬 수 있도록 하는 것으로, 상기 모터(32a)와 이 모터의 축에 설치되는 구동풀리(32b)와 상기 웜(43)의 구동축(44)에 설치된 종동풀리(32c)를 연결하는 밸트(32d)를 구비한다, 상기 모터는 감속기를 가지는 기어드 모터가 이용될 수 있으며, 상기 웜의 구동축과 직결될 수도 있다.
상기 승강수단(30)은 수동으로 차단간(20)을 회동시키기 위한 수동 구동부(35)를 더 구비한다. 상기 수동구동부는 상기 구동축(44)의 타측에 설치되는 스프로킷(35a)과 상기 본체에 설치되어 스프로킷(35a)과 체인(35b)에 의해 걸리는 종동 스프로킷(35c)을 구비하는데, 상기 종동 스프로킷(35c)의 축은 별도의 핸들(36)에 의해 회전시킬 수 있도록 핸들결합부(37)를 구비한다.
그리고 도 1에 도시된 바와 같이 상기 회전축(12)과 본체(11)에는 차단간의 하강 위치를 한정하기 위해 회전축의 회전위치를 한정하는 스토핑 수단(39)을 더 구비한다. 이 스토핑 수단(39)은 회전축(12)에 설치되는 걸림부재(39a)와, 걸림부재(39a)와 접촉되어 회전축(12)의 회전각도를 한정하는 스토퍼(39b)를 더 구비한다. 상기 스토핑 수단(39)는 상술한 실시예에 의해 한정되지는 않는다.
한편, 상기 회전축에는 상기 차단간(20)의 상승 및 하강의 속도를 제어하기 하기 위한 것으로, 회전축에 설치되어 차단간의 상승 및 하강의 위치를 감지하는 제 1,2,3,4센서타겟(51)(52)(53)(54)들과, 각 제1,2,3,4,센서타겟(51-54)들과 인접되게 설치되는 하강 감속세서(55)와, 하강정지센서(56)와, 상승감지센서(57)와, 상승정지센서(58)들을 구비한 위치제어수단(50)을 더 구비한다. 상기 회전축(12)에 설치되는 제 1,2,3,4 센서타겟(51-54)에는 각각의 위치를 한정하기 위한 돌기(미도시)들이 형성되어 이 돌기들이 각 센서와 근접시 각 센서들이 작동된다. 하강 감속 및 하강 정지센서(55,56)와 상승 감속 및 정지센서(57,58)는 근접센서를 사용함이 바람직한데, 이에 한정되지는 않는다. 상기 위치제어수단은 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고 잭스크류축의 승강위치를 검출하여 제어할 수 있는 구조이면 어느 것이나 가능하다.
상기 제어수단(60)은 도 5에 도시된 바와 같이 상기 건널목으로의 열차 진입 및 통과신호를 인지하기 위한 검출수단을 구비한 건널목 제어유니트(61)와, 정전 시 이를 감지하고 축전지의 전원을 교류로 변환시켜 전원을 공급하기 위한 무정전 전원수단(70)과, 상기 위치제어수단(50)의 각 센서로부터 전달되는 신호와 상기 무정전 전원수단(70)로부터 정전 시 공급되는 전원 및 상기 건널목 제어 유니트(61)로부터 공급되는 신호에 의해 모터를 제어하는 메인제어부(80)를 구비한다. 미설명부호 62은 모터의 정역회전을 위한 인버터이고, 상기 63은 작동회수를 카운팅하여 정기적인 교환시기와 차단기 교체시기를 결정하기 위한 도수계이다.
상기 무정전 전원수단(70)은 이하의 도 6 내지 도 8을 통해 설명한다. 무정전 전원수단(70)은 정전 검출부(71), 마이크로프로세서(73) 및 승압부를 구비한다. 정전 검출부(71)는 도 7에 도시된 바와 같이 상용 교류전원(75)과 접속된 감압용 트랜스포머(T1)를 통해 변압한 다음 브리지 다이오드를 통해 직류전압으로 변환하고, 브리지 다이오드를 거쳐 커패시터에 의해 평활 된 직류전압과 바이어스 전원(VCC)을 분압저항에 의해 분압하여 생성한 기준 전압을 상호 비교하고, 비교결과를 마이크로 프로세서(73)에 출력하는 비교기(77)로 되어 있다. 따라서, 마이크로프로세서(73)는 비교기(73)로부터 출력되는 전압이 하이 인지 또는 로우 인지에 의해 정전여부를 판단할 수 있다. 마이크로프로세서(73)는 정전으로 판단되면, 릴레이스위치(LS1)의 구동코일로 전류가 흐르도록 트랜지스터(Q3)를 턴온시킨다. 또한, 1차 코일의 중간탭에 축전기로 적용된 24V전원과 접속된 승압트랜스(T2)의 1차 코일 중간탭에서 양단을 통해 도 8에 도시된 패턴의 전압이 각각 교번으로 인가되어 전류가 흐르도록 각각 대응되는 경로상의 트랜지스터(Q1)(Q2)를 온/오프 시킨다. 그러면 릴레이스위치(LS1)가 모터 공급용 교류 출력라인(ACOUT1)(ACOUT2)을 승압트랜스(T2)의 2차 코일의 양단과 접속시켜 축전지의 직류전원으로부터 교류로 변환하 여 승압한 교류전원을 공급할 수 있다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 건널목 자동 차단장치(10)는 도 1내지 도 9에 도시된 바와 같이 상기 건널목 제어유니트(61)의 감지센서에 의해 건널목 구간 내에 열차가 진입하면, 감지센서에 의해 전송되는 신호에 의해 상기 메인 제어부(80)는 열차가 진입한다는 정보를 인식하게 된다. 이때, 상기 메인제어부(80)는 구동부(32)의 모터(32a)가 정회전되게 인버터(62)를 제어한다.
상기와 같이 모터(32a)가 정회전되면, 그 회전력이 구동풀리(32b)와 종동풀리(32c) 및 벨트(32d)에 의해 구동축(44)에 전달되어 이에 설치된 웜(43)이 회전하게 된다. 웜(43)이 회전함에 따라 이와 치합된 웜휠(42)이 회전됨으로써 상기 잭스크류 축(41)이 상승하게 된다.
상기 잭 스크류 축(41)이 상승함에 따라 연결수단(31)에 의해 연결된 회전축(12)과 브라켓(13)이 회전하게 되고, 이에 지지된 차단간(20)이 하강하게 된다.
상기 회전축(12)의 회전으로 차단간(20)이 하강하는 과정에서 상기 위치제어수단(50)의 제 1센서타겟(51)에 의해 하강감속센서(55)가 작동된다. 이 하강감속센센서(55)의 신호는 메인제어부(80)에 감지되고, 상기 메인제어부(80)에 의해 모터의 속도를 감속시켜 상기 차단간의 정지시점에 근접되는 지점으로부터 차단간(20)의 하강속도를 감지하게 된다. 그리고 차단간(20)이 정지 위치에 도달하면, 상기 제 2센서타켓에 의해 하강정지센서(56)가 작동되고 이 신호에 의해 메인제어부(80)는 모터(32a)의 회전을 정지시키게 된다.
상기와 같이 차단간(20)이 하강한 상태에서 열차가 통과하게 되면, 상기 건 널목 제어유니트(61)의 감지센서에 의해 건널목 구간 내에 열차의 통과가 감지되고, 감지센서에 의해 전송되는 신호에 의해 상기 메인 제어부(80)는 열차가 통과했다는 정보를 인식하게 된다. 이 경우 상기 메인제어부(80)는 모터(32a)가 역회전되게 인버터(62)를 통해 구동부(32)를 제어한다.
상기와 같이 모터(32a)가 역회전되면, 그 회전력이 구동풀리(32b)와 종동풀리(32c) 및 벨트(32d)에 의해 구동축(44)에 전달되어 이에 설치된 웜(43)이 역회전하게 된다. 웜(43)이 회전함에 따라 이와 치합된 웜휠(42)이 역회전됨으로써 상기 잭스크류축(41)이 하강하게 된다.
상기 잭스크류축(41)이 상승함에 따라 연결수단(31)에 의해 연결된 회전축(12)과 브라켓(13)이 역회전하게 되고, 이에 지지된 차단간(20)이 상승하게 된다.
상기 회전축(12)의 회전으로 차단간(20)이 상승하는 과정에서 상기 위치제어수단(50)의 제 3센서타겟(53)에 의해 상승감속센서(57)가 작동된다. 이 상승감속센센서(57)의 신호는 메인제어부(80)에 감지되고, 상기 메인제어부(80)에 의해 모터의 속도를 감속시켜 상기 차단간의 상승에 따른 정지시점에 근접되는 지점으로부터 차단간(20)의 상승속도를 감지하게 된다. 이와 같은 상승속도의 감속은 차단간이 상승 후 정지될 때에 상승에 따른 관성력에 의해 차단간(20)이 흔들리는 것을 방지하게 된다. 그리고 차단간(20)이 상승 정지 위치에 도달하면, 상기 제 4센서타켓에 의해 상승정지센서(58)가 작동되고, 이 신호에 의해 메인제어부(80)는 모터(32a)의 역회전을 정지시키게 된다.
한편, 상기 차단간은 중공을 가지는 차단부재(21)들이 절연부재(22)에 의해 연결되는 구조를 가지고 있으므로 강풍에 의해 송전선로와 접촉된다하여도 고압의 전류가 차단간을 통하여 유입되는 것을 근본적으로 차단할 수 있다. 따라서 종래와 같이 강풍 또는 태풍 시 차단간을 분리하여 별도로 보관할 필요가 없다.
상기와 같이 모터 즉, AC 모터에 의해 구동되는 차단기는 상용 교류전원(75)에 의해 작동되는데, 정전으로 인하여 상용 교류전원(75)이 공급되지 않은 경우 상술한 바와 같이 무정전 전원수단(70)의 정전 검출부(71)로부터 정전에 대응되는 신호가 출력되면 마이크로프로세서(73)는 정전으로 판단하고, 릴레이스위치(LS1)의 구동코일로 전류가 흐르도록 해당 전류도통경로에 있는 트랜지스터(Q3)를 턴온시킨다. 또한, 1차 코일의 중간탭에 축전기로 적용된 24V전원과 접속된 승압트랜스(T2)의 1차 코일 중간탭에서 양단을 통해 도 8에 도시된 패턴의 전압이 각각 교번으로 인가되어 전류가 흐르도록 각각 대응되는 경로상의 트랜지스터(Q1)(Q2)를 온/오프 시킨다. 그러면 릴레이스위치(LS1)가 모터 공급용 교류 출력라인(ACOUT1)(ACOUT2)을 승압 트랜스(T2)의 2차 코일의 양단과 접속시켜 직류전원으로부터 교류 상으로 변환하여 승압한 교류전원을 모터(32)에 공급할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 건널목 자동차단장치는 차단간을 회동시킬 수 있는 구조가 상대적으로 간단하고 차단간의 하강위치 및 상승위치에서 그 속도를 제어함으로써 차단간이 관성력에 의해 흔들리는 것을 방지할 수 있다. 또한 차단간에는 차단부재들이 절연부재에 의해 연결되어 있으므로 송전선로와 접촉 시 차단간을 통하여 흐르는 고압의 전류에 의한 한정사고를 방지할 수 있다.
특히 본 발명에 다른 건널목 자동 차단장치는 완전정전 시 축전지의 전원을 교류전압으로 변환하여 공급할 수 있으므로 구동에 따른 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 회전축이 설치되는 본체와; 상기 회전축과 브라켓에 의해 연결되는 차단간과; 상기 본체에 설치되어 회전축과 연결수단에 의해 연결되는 잭스크류 축을 구비한 스크류 잭 유니트와, 상기 스크류 잭 유니트를 구동시켜 상기 잭스크류 축을 승강시키기 위한 구동부를 구비한 승강수단과;
    건널목으로의 열차 진입 및 통과신호를 인지하기 위한 검출부와 상기 검출부에 의해 감지된 신호에 의해 상기 구동부의 구동모터를 제어하는 제어수단을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 건널목 자동차단장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 회전축과 본체에는 상기 차단간의 상승 및 하강의 속도를 제어하기 하기 위한 것으로, 회전축에 설치되어 차단간의 상승 및 하강의 위치를 감지하는 센서타겟들과, 상기 센서타겟들과 인접되는 본체에 설치되는 하강감속센서, 하강정지센서, 및 상승감속센서 및 상승 정지센서들로 이루어진 위치제어수단을 더 구비하여 된 것을 특징으로 하는 건널목 자동 차단장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 잭스크류 유니트는 상기 본체에 설치되는 하우징과, 상기 하우징에 회전 가능하게 설치되며 상기 잭스크류축과 나사 결합되어 잭스크류축을 승강시키는 웜휠과, 상기 웜휠과 치합되며 상기 구동부의 모터에 의해 정역회전되는 구동축을 가진 웜을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 건널목 자동 차단 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 차단간은 중공을 가지는 차단부재들과, 상기 차단부재를 연결하는 절연부재를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 건널목 자동 차단장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제어수단은 정전 시 정전상태를 감지하고 축전지의 전원을 교류로 변환시켜 상기 모터에 공급하는 무정전원공급수단를 더 구비한 것을 특징으로 하는 건널목 자동 차단장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 회전축과 본체에는 차단 간의 하강 위치를 한정하기 위해 회전축의 회전위치를 한정하는 스토핑 수단을 더 구비하여 된 것을 특징으로 하는 건널목 자동차단장치.
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