KR101360951B1 - 레일 손상 검지 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기철도차량(이하 전차로 함)이 달리는 궤도 레일의 손상 검지 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 점퍼선 철거 또는 레일 절손과 같은 궤도 레일의 손상시 전차의 안전운행에 이용되는 임펄스 궤도회로장치의 임피던스본드의 1차권선의 양단에 접속된 각 궤도선로(레일)의 전기신호값 또는 1차권선의 중성점에 접속된 중성선의 전기신호값에 의하여, 임피던스본드의 2차권선의 양단에 접속된 수신기에 인가되는 신호를 차단함으로써 궤도계전기가 낙하되어 임피던스본드의 구조적인 특성과 전철구간에서 사용하는 귀선회로에 의해 만들어지는 우회회로에 의한 궤도회로장치의 오동작 발생이 없이 레일의 손상을 사전에 검지하여 전차의 안전운행을 확보할 수 있도록 구성되어, 레일 손상 검지 비용을 절감할 수 있고, 신호설비의 유지보수가 한층 용이하다.

Description

레일 손상 검지 장치 및 그 방법{Apparatus for detecting impair of rails and method using the same}

본 발명은 전기철도차량(이하 전차로 함)이 달리는 궤도 레일의 손상 검지 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 점퍼선 철거 또는 레일 절손과 같은 궤도 레일의 손상시 전차의 안전운행에 이용되는 임펄스 궤도회로장치의 임피던스본드의 1차권선의 양단에 접속된 각 궤도선로(레일)의 전기신호값 또는 1차권선의 중성점에 접속된 중성선의 전기신호값에 의하여, 임피던스본드의 2차권선의 양단에 접속된 수신기에 인가되는 신호를 차단함으로써 궤도계전기가 낙하되어 레일 손상 여부를 파악할 수 있는 레일 손상 검지 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 궤도 회로의 원리는 레일을 적당한 구간으로 구분하여 인접 궤도 회로와 전기적으로 절연하기 위하여 궤조 절연(insulated rail joint)을 설치하고 궤도 회로 내의 레일 이음 부분의 접속 저항을 작게 하기 위하여 레일 본드(bond)로 접속한 다음 송전측에는 전원(energizing battery)을, 착전측에는 궤도 계전기(TR : track or signal relay)를 연결하여 전기 회로를 구성한 것이다. 궤도 회로 내에 열차가 없을 때에는 전원으로부터 흐르는 전류에 의하여 계전기가 여자(relay on)되고, 궤도 회로 내에 열차가 진입하면 차축에 의하여 전기 회로가 단락되어 계전기는 무여자(de-energized; relay off) 되며, 궤도 회로 자체가 고장났을 때에도 계전기는 무여자된다. 또 신호기는 계전기의 여자 접점을 통할 때에는 녹색등이 현시되고 무여자 접점을 통할 때에는 적색등이 현시되는데 이것은 열차에 의하여 자동적으로 제어된다.

도 1에 도시한 바와 같이, 전차의 운행 궤도 레일(20, 22)에는 전차(100)에 기동전원을 공급하기 위한 전차선(30), 가공지선(40) 및 귀선(50)을 포함하여 구성된 전차선설비와 전차의 안전 운행 및 효율적인 운행을 위한 신호설비가 함께 설치 운영되고 있다.

도 1을 참고하면, 궤도 회로를 구분하는 각 절연 개소(290, 292, 294, 296)의 임피던스본드(220, 230, 240, 250)는 전차선의 귀선 전류를 흐르게 하고 인접 궤도 회로에 신호 전류의 흐름을 막는 역할을 한다.

도 1에 의하면, 전차선설비에는 대략 1km 내외 간격으로 임피던스본드(220, 230, 240, 250)라는 특수한 설비가 제1 및 제2레일(20, 22)의 중간에 설치되고, 일정한 간격(궤도회로 간격)마다 제1 및 제2레일(20, 22)을 통과하는 전차선 전류를 가공지선(40)으로 회귀시키기 위한 귀선(50)이 설치된다. 이 귀선(50)은 임피던스본드의 각 중성점을 연결하는 중성선(55)에 연결된다. 이러한 귀선(50)은 전차(100)가 이동하는 제1 및 제2레일(20,22)의 중간에 전차선(30)을 통해 흐르는 전차선전류를 가공지선(40)으로 회귀시키기 위하여 일정 간격으로 설치되어 신호구간을 일정 간격으로 나누는 역할을 한다. 또한, 신호설비에는 궤도회로장치가 있으며 이는 크게는 전압 안정기(200), 송신기(210), 송신측 임피던스본드(220, 230), 수신측 임피던스본드(240, 250), 정합용 콘덴서(260), 수신기(270), 궤도 계전기(280)로 구성되어, 전차선 전류가 흐르는 레일(20, 22)을 전기회로의 일부분으로 사용하여 전차(100)의 차축(110)에 의해 전기회로를 단락 또는 개방함으로써 전차의 유무를 검지하고, 전차의 운행에 필요한 정보를 지상에서 차상으로 전송하는 기능을 하게 된다. 한편, 궤도회로장치는 전차의 검지 및 제어가 주기능이지만, 점퍼선의 철거 또는 레일의 절손을 미리 검지하여 전차의 안전운행을 도모하는 기능 역시 매우 중요하다.

따라서, 이와 같은 궤도회로장치가 구성됨으로 인해 전차(100)가 궤도회로 일부분을 점유하였을 경우, 전차선전류는 전차선(30), 제1 및 제2레일(20, 22), 귀선(50), 가공지선(40)으로 순차적으로 흐른다. 이 경우, 제1 및 제2레일(20, 22)이 단선되지 않은 정상상태의 경우 각각의 제1 및 제2 레일(20, 22)에 흐르는 전차선전류는 동일한 값을 가지게 된다.

이에 따라서, 예를 들어 어느 한쪽의 레일인 제1레일(20)이 단선되었을 경우에는 전차선 전류값은 다른 한쪽의 레일인 제2레일(22)로 크게 흐를 수 있다. 이와 같은 경우 전차선전류의 불평형으로 인하여 임피던스본드(230, 240)의 전차선 전류에 균형이 깨지면서 궤도회로장치의 신호전류에 영향을 미쳐서 궤도계전기(280)가 낙하하게 된다. 즉, 궤도회로장치는 제1 또는 제2레일(20, 22)의 절손을 검지함으로써 전차 진입을 불허하게 된다.

그러나, 이러한 궤도회로장치의 경우, 최근 공동접지 시공으로 인하여 우회회로의 경로가 추가되었고, 크로스본드 등의 적정설치 여부에 따라서도 우회회로에 의한 오동작의 가능성이 있으므로, 전차 안전운행과 밀접한 관련이 있는 임펄스 궤도회로장치에서 점퍼선 철거 및 레일 절손 시 궤도계전기가 낙하되지 않는 현상이 발생되어 전차의 안전운행을 확보하기 곤란하다는 문제점이 지적되고 있다.

한편, 상술한 임피던스본드를 이용한 궤도회로장치의 단점을 해결하기 위한 종래 기술에 의한 레일 절손 검지 기술이 도 2에 제시되었다.

도 2의 레일 절손 검지 장치는 도 1의 임피던스본드 등으로 이루어지는 궤도회로장치를 사용하지 않고도 레일의 절손을 검지하기 위한 기능을 구현하여 비용을 줄일 수 있고, 레일의 절손을 사전에 검지하여 전차의 안전운행을 확보할 수 있다.

도 2에 의하면, 레일의 절손 검지 장치로서 제1 및 제2레일(20, 22)에서 상기 귀선(50)으로 흐르는 각각의 전류값을 측정하기 위한 제1 및 제2 전류감지수단(140, 142)과, 상기 제1 및 제2전류감지수단(140, 142)을 통해 측정된 전류값의 차이를 이용하여 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값과 비교하여 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값을 초과하는 경우 레일 절손으로 판정하는 레일절손검지수단(150)으로 구성된다. 상기 제1전류감지수단(140) 및 제2 전류감지수단(142)은 상기 귀선(50)상에 설치되어 제1레일(20) 및 제2레일(22)에서 상기 귀선(50)으로 회귀되는 전차선 전류값을 측정하는 것으로 공지의 전류센서를 이용하고, 상기 레일절손검지수단(150)에서 상기 제1 및 제2레일(20, 22)을 통해 상기 귀선(50)으로 흐르는 전류값을 제1 및 제2전류감지수단(140, 142)을 통해 각각 입력받고 그 전류값의 차이를 연산하고, 그 전류차이값을 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값과 비교하여 전류차이값이 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값을 초과하는 경우 레일 절손으로 판정하여 레일 절손으로 판정하는 경우 경보를 지상의 기기실(160)로 전송한다. 상술한 바와 같이, 레일과 귀선을 통해 흐르는 전류값의 차이를 구하고, 그 전류차이값을 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값과 비교하여 그 전류차이값이 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값을 초과하는 경우 경보정보를 전송하여 후속 전차(100)의 진입 및 접근을 금지할 수 있도록 한다.

그러나, 상술한 도 2의 레일 절손 검지 장치는 임피던스본드를 사용하지 않는 장점은 있으나, 귀선전류 불평형 전류를 측정하여 그 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값과 비교하여 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값을 초과하는 경우 레일 절손으로 판정하여 경보전송하는 레일절손검지수단(150)을 구비하는 등 궤도회로가 복잡하게 되며, 또한 접지상태가 불안정하여 레일의 절손시에도 귀선전류가 불안정하게 흘러 레일의 절손을 신뢰성있게 검지하기 어려운 문제점이 있었다.

한편, 현재 전차 운행 효율성을 증대시키기 위하여 차상중심 전차제어방식이 대세로, 궁극적으로 지상에 설치되어 있는 설비를 없애고 무선으로 전차제어정보를 주고 받는 방향으로 개발이 진행중이다. 그럼에도 불구하고, 임피던스본드나 신호케이블 등 지상설비가 많이 쓰이는 궤도회로장치는 설치비 및 유지보수비 측면에서 많은 단점이 있으므로 무선을 이용하는 방식으로 대체할 경우, 전차검지 및 전차제어 기능은 만족시킬 수 있게 되나, 종래의 궤도회로가 수행하여 온 주요 안전기능 중 하나인 레일 절손 검지 기능을 해칠 수 있기 때문에 현재는 많은 비용을 감내하더라도 우회회로의 구조적인 문제점을 갖는 임피던스본드를 구비한 궤도회로를 병행하여 구축하고 있는 상황이다. 또한, 현재 고속열차 운행구간 중 폐색구간은 AF궤도회로로 개량이 되었으나, 역구내에서는 여전히 임펄스 궤도회로장치를 사용하고 있기 때문에, 상술한 임피던스본드를 사용하는 궤도회로장치의 문제점으로서 우회회로에 의한 궤도계전기의 오동작과 같은 문제는 여전히 존재하는 실정이다.

1) 한국특허등록번호 10-0961899 (2010. 5. 31), 레일의 절손 검지 장치 및 그 방법 (한국철도기술연구원) 2) US6102340 A* (2000. 08. 15), Broken rail detection system and method 3) JP06171509 A (1994. 6. 21), 차상장치 4) KR1020030078030 A (2003. 10. 04). 레일 파손 검출 방법 및 장치 5) KR1020050022537 A (2005. 03. 08), 궤도 회로 전류 측정 장치

따라서, 본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 점퍼선 철거 또는 레일 절손과 같은 궤도 레일의 손상시 전차의 안전운행에 이용되는 임펄스 궤도회로장치의 임피던스본드의 1차권선의 양단에 접속된 각 궤도선로(레일)의 전기신호값 또는 1차권선의 중성점에 접속된 중성선의 전기신호값에 의하여, 임피던스본드의 2차권선의 양단에 접속된 수신기에 인가되는 신호를 차단함으로써 궤도계전기가 낙하되어 임피던스본드의 구조적인 특성과 전철구간에서 사용하는 귀선회로에 의해 만들어지는 우회회로에 의한 궤도회로장치의 오동작 발생이 없이 레일의 손상을 사전에 검지하여 전차의 안전운행을 확보할 수 있도록 구성된 레일 손상 검지 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 각 궤도선로(레일)의 전기신호값 또는 임피던스본드의 1차권선의 중성점에 접속된 중성선의 전기신호값을 측정비교결과에 의해 레일 손상을 검지함으로써 레일 손상 검지 비용을 절감할 수 있고, 신호설비의 유지보수가 한층 용이한 레일의 손상 검지 장치 및 그 방법을 제공하는데에도 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 레일의 손상 검지 장치는

임피던스본드의 1차권선의 양단에 접속된 각 궤도선로(레일)의 제1 및 제2 전기신호값 또는 임피던스본드의 1차권선의 중성점에 접속된 중성선의 제3 전기신호값을 측정하는 전기신호측정부;

상기 전기신호측정부의 제1 및 제2 전기신호값의 논리곱연산에 의한 논리값 또는 제3 전기신호값의 논리값을 출력하는 논리연산부;

상기 논리연산부의 비교결과에 의해 임피던스본드의 2차권선의 양단에 접속된 수신기에 인가되는 신호를 차단하는 차단부; 및

상기 차단부가 동작하면 레일 손상으로 검지하는 레일손상검지부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하기로는 상기 전기신호측정부는 전류센서, 전압센서, 자력센서, 또는 주파수센서 중의 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

바람직하기로는 상기 레일손상검지부는 궤도계전기임을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 레일의 손상 검지 방법은

임피던스본드의 1차권선의 양단에 접속된 각 궤도선로(레일)의 제1 및 제2 전기신호값 또는 임피던스본드의 1차권선의 중성점에 접속된 중성선의 제3 전기신호값을 측정하는 단계;

상기 제1 및 제2 전기신호값의 논리곱연산에 의한 논리값 또는 제3 전기신호값의 논리값의 연산단계;

상기 논리값 연산단계의 연산결과에 의해 임피던스본드의 2차권선의 양단에 접속된 수신기에 인가되는 신호를 차단하는 차단단계; 및

상기 차단단계에서 수신기에 인가되는 신호가 차단되면 레일 손상으로 검지하는 레일손상검지단계를 포함한다.

바람직하기로는 상기 레일손상검지단계는 상기 수신기에 접속된 궤도계전기가 낙하하는 단계임을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 종래에서와 같이 임피던스본드 등으로 이루어지는 궤도회로장치를 사용하는 경우에, 점퍼선 철거 또는 레일 절손과 같은 궤도 레일의 손상시 전차의 안전운행에 이용되는 임펄스 궤도회로장치의 임피던스본드의 1차권선의 양단에 접속된 각 궤도선로(레일)의 전기신호값 또는 1차권선의 중성점에 접속된 중성선의 전기신호값에 의하여, 임피던스본드의 2차권선의 양단에 접속된 수신기에 인가되는 신호를 차단함으로써 궤도계전기가 낙하되어 임피던스본드의 구조적인 특성과 전철구간에서 사용하는 귀선회로에 의해 만들어지는 우회회로에 의한 궤도회로장치의 오동작 발생이 없이 레일의 손상을 사전에 검지하여 전차의 안전운행을 확보할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 각 궤도선로(레일)의 전기신호값 또는 임피던스본드의 1차권선의 중성점에 접속된 중성선의 전기신호값을 측정비교결과에 의해 레일 손상을 검지함으로써 레일 손상 검지 비용을 절감할 수 있고, 신호설비의 유지보수가 한층 용이한 장점도 있다.

도 1은 일반적인 전차의 궤도회로장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 종래의 레일 손상 검지 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 레일 손상 검지 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 의한 레일 손상 검지 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 레일 손상 검지 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 6은 도 4의 레일 손상 검지 장치의 상세 구성도이다.
도 7은 도 5의 레일 손상 검지 장치의 상세 구성도이다.
도 8은 본 발명의 레일 손상 검지 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 레일 손상 검지 장치 및 방법에 대하여 첨부도면을 참조하여 설명하기로 한다.

설명의 편의상, 동일 또는 유사한 구성요소들은 동일한 참조번호를 부여하여 설명하였다. 또한, 본 발명의 레일 손상 검지 장치가 적용되는 궤도회로장치는 도 4 또는 도 5에 도시한 바와 같이 크게는 전압 안정기(200), 송신기(210), 송신측 임피던스본드(220, 230), 수신측 임피던스본드(240, 250), 정합용 콘덴서(260), 수신기(270), 궤도 계전기(280)로 이루어지며, 기존의 구성 및 기능과 동일한 부분에 대해서는 당업자에게 명백하므로 상세한 설명은 하지 않을 것이다.

본 발명에 의한 전차 궤도 레일 손상 검지 장치는 도 3에 도시한 바와 같이 전기신호측정부(33), 논리연산부(35), 차단부(37) 및 레일손상검지부(39)를 포함하여 구성된다.

도 4 및 도 5에 의하면, 상기 전기신호측정부(33)는 임피던스본드의 1차권선의 양단에 접속된 각 궤도선로(레일)의 제1 및 제2 전기신호값 또는 임피던스본드의 1차권선의 중성점에 접속된 중성선의 제3 전기신호값을 측정한다. 또한, 상기 논리연산부(35)는 상기 전기신호측정부(33)의 제1 및 제2 전기신호값의 논리곱연산에 의한 논리값 또는 제3 전기신호값의 논리값을 출력한다. 또한, 차단부(37)는 상기 논리연산부(35)의 비교결과에 의해 임피던스본드의 2차권선의 양단에 접속된 수신기에 인가되는 신호를 차단한다. 또한, 레일손상검지부(39)는 상기 차단부(37)가 동작하면 레일 손상으로 검지한다.

이하, 도 4 및 도 6을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 레일 손상 검지 장치의 구성 및 동작을 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 의한 레일 손상 검지 장치를 설명하기 위한 구성도이고, 도 6은 도 4의 레일 손상 검지 장치의 상세 구성도이다.

도 4를 참고하면, 궤도 회로를 구분하는 각 절연 개소(290, 292, 294, 296)의 임피던스본드(220, 230, 240, 250)는 전차선의 귀선 전류를 흐르게 하고 인접 궤도 회로에 신호 전류의 흐름을 막는 역할을 한다.

도 4에 의하면, 전차선설비에는 대략 1km 내외 간격으로 임피던스본드(220, 230, 240, 250)라는 특수한 설비가 제1 및 제2레일(20, 22)의 중간에 설치되고, 일정한 간격(궤도회로 간격)마다 제1 및 제2레일(20, 22)을 통과하는 전차선 전류를 가공지선(40)으로 회귀시키기 위한 귀선(50)이 설치된다. 이 귀선(50)은 임피던스본드의 각 중성점을 연결하는 중성선(55)에 연결된다. 이러한 귀선(50)은 전차(100)가 이동하는 제1 및 제2레일(20, 22)의 중간에 전차선(30)을 통해 흐르는 전차선전류를 귀선(50)을 거쳐 귀선전류로 가공지선(40)으로 회귀시키기 위하여 일정 간격으로 설치되어 신호구간을 일정 간격으로 나누는 역할을 한다. 또한, 신호설비에는 궤도회로장치가 있으며 이는 크게는 전압 안정기(200), 송신기(210), 송신측 임피던스본드(220, 230), 수신측 임피던스본드(240, 250), 정합용 콘덴서(260), 수신기(270), 궤도 계전기(280)로 구성되고, 본 발명에 의한 레일 손상 검지 장치는 수신 임피던스본드(240, 250)의 1차권선(240)의 양단에 접속된 각 궤도선로(레일)(20, 22)의 제1 및 제2 전기신호값을 측정하는 전기신호측정부(300, 310), 상기 전기신호측정부(300, 310)의 제1 및 제2 전기신호값의 논리곱연산에 의한 논리값을 출력하는 논리연산부(320), 및 상기 논리연산부(320)의 비교결과에 의해 임피던스본드의 2차권선(250)의 양단에 접속된 수신기(270)에 인가되는 신호를 차단하는 차단부(330)를 포함하여 구성된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 레일 손상 검지 장치가 적용되는 궤도회로장치는 전차선 전류가 흐르는 레일(20, 22)을 전기회로의 일부분으로 사용하여 전차(100)의 차축(110)에 의해 전기회로를 단락 또는 개방함으로써 전차의 유무를 검지하고, 전차의 운행에 필요한 정보를 지상에서 차상으로 전송하는 기능을 하게 된다. 궤도회로장치는 전차의 검지 및 제어가 주기능이지만, 점퍼선의 철거 또는 레일의 절손과 같은 레일의 손상을 미리 검지하여 전차의 안전운행을 도모하는 기능 역시 매우 중요하고, 이와 같은 궤도회로장치가 구성됨으로 인해 전차(100)가 궤도회로 일부분을 점유하였을 경우, 전차선전류는 전차선(30), 제1 및 제2레일(20, 22), 귀선(50), 가공지선(40)으로 순차적으로 흐른다. 이 경우, 제1 및 제2레일(20, 22)이 단선되지 않은 정상상태의 경우 각각의 제1 및 제2 레일(20,22)에 흐르는 전차선전류는 동일한 값을 가지게 되나, 예를 들어 어느 한쪽의 레일인 제1레일(20)이 단선되었을 경우에는 전차선 전류값은 다른 한쪽의 레일인 제2레일(22)로 크게 흐를 수 있다. 이와 같은 경우 전차선전류의 불평형으로 인하여 임피던스본드(220, 230, 240, 250))의 전차선 전류에 균형이 깨지게 되어 전차의 운행은 위험을 초래하게 된다.

이에 따라서, 전차의 운행에 있어서 레일의 손상을 미리 검지하는 장치가 매우 중요하게 되며. 상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 레일 손상 검지 장치는 레일의 손상이 없는 경우에 전기신호측정부(33)에서 측정된 수신 임피던스본드(240, 250)의 1차권선(240)의 양단에 접속된 각 궤도선로(레일)(20, 22)의 제1 및 제2 전기신호값은 동일한 값을 가지나, 적어도 하나의 레일의 손상이 있는 경우에는 상기 제1 및 제2 전기신호값은 상호 다르거나 흐르지 않게 된다. 이를 논리연산부(35)에서 논리곱하면 다음의 표 1과 같다.

제1 전기신호값	제2 전기신호값	논리곱
1	1	1
1	0	0
0	1	0
0	0	0

상술한 표에서, 레일에 전기신호가 흐르는 경우 레일의 손상이 없는 경우로 하여 논리레벨값을 1로 하고 그 반대의 경우 즉 레일의 손상이 있어 전기신호가 흐르지 않는 경우에는 논리레벨값을 0으로 하면, 논리연산부(35)에서 논리곱하면 적어도 한 레일의 손상이 있는 경우에 논리연산부(35)는 차단부(37)에서 신호를 차단시키도록 한다.

본 발명에서 전기신호측정부(33)는 각 레일에 흐르는 전류를 측정하는 CT(current transformer), 전위 또는 전압을 측정하는 PT(potential transformer), 전기신호의 주파수를 측정하는 주파수계(frequency meter) 또는 자력선을 센싱하는 자력선 센서를 적용할 수 있으며, 논리연산부(35)는 전기신호측정부(33)의 전기신호값을 논리곱하는 AND게이트를 사용할 수 있으며, 차단부(37)는 스위치역할을 하는 차단스위치를 적용할 수 있다. 이에 대해서는 도 6을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 6에 의하면, 전기신호측정부(33)는 수신 임피던스본드(240, 250)의 1차권선(240)의 양단에 접속된 각 궤도선로(레일)(20, 22)의 제1 및 제2 전기신호값을 측정하는 CT, PT, 주파수계, 또는 자력선센서(300, 310)로 구성되며, 논리연산부(35)는 상기 전기신호측정부(33)의 제1 및 제2 전기신호값의 논리곱연산에 의한 논리값을 출력하는 AND게이트(320)로 구성되며, 차단부(37)는 상기 논리연산부(35)의 비교결과에 의해 임피던스본드의 2차권선(250)의 양단에 접속된 수신기(270)에 인가되는 신호를 차단하는 차단스위치(330)로 구성된다.

이로써, 차단스위치(330)가 차단되면, 수신기(270)에 인가되는 신호가 차단되어, 레일의 절손을 감지하게 되어, 궤도계전기(280)가 낙하하게 된다. 즉, 궤도회로장치는 제1 또는 제2레일(20,22)의 절손을 검지함으로써 경보기를 동작시킴으로써 전차 진입을 불허하게 된다. 궤도계전기는 동작에 필요한 직류 전원을 공급하는 수신기에 연결되어 충분한 진폭 및 정확한 비대칭파를 가진 펄스를 점검하는 것으로, 궤도계전기의 코일구조는 V1코일에 입력전류가 0.5mA이상, V2코일에 입력전류가 1.2mA이상일 때 궤도계전기가 낙하되도록 구성되는데, 이는 통상의 궤도계전기를 그대로 사용할 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

요약하면, 도 6에 도시한 바와 같이 본 발명의 수신 임피던스본드(240, 250)에서 ①은 임피던스본드의 1차 권선 (+) 입력, ②는 중성점, ③은 임피던스본드의 1차 권선 (-) 입력, ④는 임피던스본드의 2차측 (+) 출력, ⑤는 임피던스본드의 2차측 (-) 출력으로 ④와 ⑤는 수신기(270)에 접속되는 것으로, 전차 궤도 선로에 열차가 없을 때, 즉 평상시에는 ①에서 ③으로 임펄스 신호전류가 흐르나, 레일절손 시 ④와 ⑤로 흐르는 신호 전류값이 차단되어 레일 절손으로 판단되어 최종 궤도계전기가 낙하한다.

이하, 도 5 및 도 7을 참조하여, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의한 레일 손상 검지 장치의 구성 및 동작을 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 레일 손상 검지 장치를 설명하기 위한 구성도이고, 도 7은 도 5의 레일 손상 검지 장치의 상세 구성도이다.

도 5와 도 7의 실시예는 전기신호측정부(33)가 중성선에 흐르는 전기신호를 측정하도록 배열하고, 논리연산부(35)가 전기신호측정부(33)에서 측정된 제3 전기신호값에 의해 차단부(37)가 동작하도록 논리연산을 수행하는 점이 다르고 그외 다른 사항들은 동일하므로, 동일한 부분에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.

도 5 및 도 7에 의하면, 전기신호측정부(33)는 수신 임피던스본드(240, 250)의 1차권선(240)의 중성점에 접속된 중성선(55)의 제3 전기신호값을 측정하는 CT, PT, 주파수계, 또는 자력선센서(340)로 구성되며, 논리연산부(35)는 상기 전기신호측정부(33)의 제3 전기신호값의 논리연산에 의한 논리값을 출력하는 논리게이트(340)로 구성되며, 차단부(37)는 상기 논리연산부(35)의 비교결과에 의해 임피던스본드의 2차권선(250)의 양단에 접속된 수신기(270)에 인가되는 신호를 차단하는 차단스위치(330)로 구성된다.

중성선(55)의 제3 전기신호값은 레일이 손상되지 않은 경우에는 0의 값을 가지나, 적어도 하나의 레일의 손상이 있는 경우에는 상기 제3 전기신호값은 흐르게 된다. 이를 논리연산부(35)에서 논리곱하면 다음의 표 2와 같다.

제3 전기신호값	논리게이트(부정게이트)
1	0
0	1

상술한 표에서, 중성선(55)에 전기신호가 흐르지 않는 경우 레일의 손상이 없는 경우로 하여 논리레벨값을 1로 하고 그 반대의 경우 즉 레일의 손상이 있어 전기신호가 흐르는 경우에는 논리레벨값을 0으로 하면, 논리연산부(35)에서 논리연산되어 적어도 한 레일의 손상이 있는 경우에 논리연산부(35)는 차단부(37)에서 신호를 차단시키도록 한다.

이로써, 차단스위치(330)가 차단되면, 수신기(270)에 인가되는 신호가 차단되어, 레일의 절손을 감지하게 되어, 궤도계전기(280)가 낙하하게 된다. 즉, 궤도회로장치는 제1 또는 제2레일(20,22)의 절손을 검지함으로써 경보기를 동작시킴으로써 전차 진입을 불허하게 된다.

요약하면, 도 7에 도시한 바와 같이 본 발명의 수신 임피던스본드(240, 250)에서 ①은 임피던스본드의 1차 권선 (+) 입력, ②는 중성점, ③은 임피던스본드의 1차 권선 (-) 입력, ④는 임피던스본드의 2차측 (+) 출력, ⑤는 임피던스본드의 2차측 (-) 출력으로 ④와 ⑤는 수신기(270)에 접속되는 것으로, 전차 궤도 선로에 열차가 없을 때, 즉 평상시에는 ①에서 ③으로 임펄스 신호전류가 흐르나, 레일절손 시 중성선(55)에 전기신호가 있게 되어 차단부(330)가 작동되어 ④와 ⑤로 흐르는 전기신호값이 차단되어 레일 절손으로 판단되어 최종 궤도계전기가 낙하한다.

도 8은 본 발명에 의한 전차 궤도 레일 손상 검지 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 8에 의하면, 본 발명의 레일 손상 검지 방법은 궤도 레일에 접속된 임피던스본드 1차측 전기신호값을 측정하는 단계(800), 전기신호값의 논리값을 연산하는 단계(810), 임피던스본드 2차측의 전기신호를 차단하는 단계(820), 및 레일 손상을 검지하는 단계(830)를 포함하여 구성된다.

단계 800은 임피던스본드의 1차권선의 양단에 접속된 각 궤도선로(레일)의 제1 및 제2 전기신호값을 측정하는 단계이거나, 또는 임피던스본드의 1차권선의 중성점에 접속된 중성선의 제3 전기신호값을 측정하는 단계로 구성할 수 있다.

단계 810은 상기 제1 및 제2 전기신호값의 논리곱연산에 의한 논리값을 연산하는 단계이거나 또는 제3 전기신호값의 논리값의 연산단계로 구성할 수 있다.

단계 820은 상기 논리값 연산단계의 연산결과에 의해 임피던스본드의 2차권선의 양단에 접속된 수신기에 인가되는 신호를 차단하는 차단단계로 구성할 수 있다.

단계 830은 상기 차단단계에서 수신기에 인가되는 신호가 차단되면 레일 손상으로 검지하는 레일손상검지단계로 구성할 수 있으며, 이 레일손상검지단계는 상술한 바와 같이 궤도계전기의 낙하단계를 포함하도록 구성할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.

20, 22...레일 30...전차선
33, 310, 320, 340...전기신호측정부 35, 320...논리연산부
37, 330...차단부 39...레일손상검지부
40...가공지선 50...귀선
100...전차 110...전차 차축
200...전압안정기 210...송신기
220, 222, 230, 232, 240, 242, 250, 252...임피던스본드
260...임피던스매칭 270...수신기
280...궤도계전기 290, 292, 294, 296...절연개소

Claims (5)

1. 전차 궤도 레일의 손상 검지 장치에 있어서,
   임피던스본드의 1차권선의 양단에 접속된 각 궤도선로(레일)의 제1 및 제2 전기신호값 또는 임피던스본드의 1차권선의 중성점에 접속된 중성선의 제3 전기신호값을 측정하는 전기신호측정부;
   상기 전기신호측정부의 제1 및 제2 전기신호값의 논리곱연산에 의한 논리값 또는 제3 전기신호값의 논리값을 출력하는 논리연산부;
   상기 논리연산부의 비교결과에 의해 임피던스본드의 2차권선의 양단에 접속된 수신기에 인가되는 신호를 차단하는 차단부; 및
   상기 차단부가 동작하면 레일 손상으로 검지하는 레일손상검지부로 구성되는 것을 특징으로 하는 레일 손상 검지 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 전기신호측정부는 전류센서, 전압센서, 자력센서, 또는 주파수센서 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 레일 손상 검지 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 레일손상검지부는 궤도계전기임을 특징으로 하는 레일 손상 검지 장치.
4. 전차 궤도 레일의 손상 검지 방법에 있어서,
   임피던스본드의 1차권선의 양단에 접속된 각 궤도선로(레일)의 제1 및 제2 전기신호값 또는 임피던스본드의 1차권선의 중성점에 접속된 중성선의 제3 전기신호값을 측정하는 단계;
   상기 제1 및 제2 전기신호값의 논리곱연산에 의한 논리값 또는 제3 전기신호값의 논리값의 연산단계;
   상기 논리값 연산단계의 연산결과에 의해 임피던스본드의 2차권선의 양단에 접속된 수신기에 인가되는 신호를 차단하는 차단단계; 및
   상기 차단단계에서 수신기에 인가되는 신호가 차단되면 레일 손상으로 검지하는 레일손상검지단계를 포함하는 레일 손상 검지 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 레일손상검지단계는 상기 수신기에 접속된 궤도계전기가 낙하하는 단계임을 특징으로 하는 레일 손상 검지 방법.

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