KR101366099B1 - 지자계 센서를 활용한 차축검지장치 및 차축검지방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지자계 센서를 활용한 차축검지장치 및 차축검지방법에 관한 것으로, 본 발명의 지자계 센서를 활용한 차축검지장치는 제1 및 제2 지자계 센서로 구성되며, 선로변에 설치되어 차축을 감시하는 센서부; 특정주파수를 상기 센서부에 입력하고 상기 센서부의 출력을 처리하여 자기진단을 수행하며, 검지 여부 및 진행 방향을 판단하고, 이 판단 결과를 외부로 전송하기 위한 차축검지 제어보드를 포함한다.
또한, 본 발명의 지자계 센서를 활용한 차축검지방법은 특정주파수 입력부에 의해 자기진단을 위하여 제1 및 제2 지자계 센서로 특정주파수를 입력하는 단계; 상기 제1 및 제2 지자계 센서로부터 출력되는 아날로그 값을 제1 및 제2 센서 처리부에 의해 처리하여 신호 분리하는 단계; 상기 제1 및 제2 센서 처리부로부터 출력되는 신호에 근거하여, 제1 및 제2 진단상태 판단부에 의해 상기 제1 및 제2 지자계 센서의 출력과 특정주파수를 비교하여 자기진단을 수행하는 단계; 상기 제1 및 제2 진단상태 판단부로부터 출력되는 신호에 근거하여, 제1 및 제2 검지여부 판단부에 의해 상기 제1 및 제2 지자계 센서의 출력과 기준 설정값을 비교하여 검지를 감시하는 단계; 상기 제1 및 제2 검지여부 판단부로부터 입력되는 위상차를 갖는 2개의 입력을 진행방향 판단부에 의해 분석하여 진행방향을 감시하는 단계; 판단상태 전송부에 의해 상기 진행방향 판단부에서의 판단 결과를 외부로 전송하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 지자계 센서를 활용한 차축검지방법은 특정주파수 입력부에 의해 자기진단을 위하여 제1 및 제2 지자계 센서로 특정주파수를 입력하는 단계; 상기 제1 및 제2 지자계 센서로부터 출력되는 아날로그 값을 제1 및 제2 센서 처리부에 의해 처리하여 신호 분리하는 단계; 상기 제1 및 제2 센서 처리부로부터 출력되는 신호에 근거하여, 제1 및 제2 진단상태 판단부에 의해 상기 제1 및 제2 지자계 센서의 출력과 특정주파수를 비교하여 자기진단을 수행하는 단계; 상기 제1 및 제2 진단상태 판단부로부터 출력되는 신호에 근거하여, 제1 및 제2 검지여부 판단부에 의해 상기 제1 및 제2 지자계 센서의 출력과 기준 설정값을 비교하여 검지를 감시하는 단계; 상기 제1 및 제2 검지여부 판단부로부터 입력되는 위상차를 갖는 2개의 입력을 진행방향 판단부에 의해 분석하여 진행방향을 감시하는 단계; 판단상태 전송부에 의해 상기 진행방향 판단부에서의 판단 결과를 외부로 전송하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 지자계 센서를 활용한 차축검지장치 및 차축검지방법에 관한 것으로, 특히 열차의 위치를 검지하는 궤도회로 등의 수단이 없는 철도 레일에 설치되어 열차의 차축을 검지하는 지자계 센서를 활용한 차축검지장치 및 차축검지방법에 관한 것이다.
일반적으로, 기존의 차축검지장치는 발광부와 수신부의 일체형으로 구성되는 포토센서 방식과 고주파 발진회로로 구성되는 근접센서 방식을 철도 레일에 근접하여 설치하고, 센서의 입력을 처리하여 차축의 검지상태를 상부로 전달하도록 구현되어 있다.
하지만, 철도 노선의 특성상, 외부로 노출되어 있어 자연 환경적인 요인에 의한 강우나 적설의 경우나 노선 정비를 위해 사람이 왕래하는 동안 작업도구 등에 의하여 비정상적으로 감지되는 문제점이 종종 발생한다.
따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해서 외부 특성에 둔감하고, 차축의 검지에 대한 신뢰도가 높은 새로운 방식이 요구되고 있으며, 특히, 기지 등 사람의 빈번한 왕래가 있는 구간에서 열차의 사고가 증가하고 있어 이를 방지하기 위한 차축검지장치에 대한 필요성이 증대되어 신뢰성 높은 차축검지 시스템에 대한 필요성이 대두되고 있다.
철도차량의 주요 기기 및 전기장치들의 운전상태 및 고장 자료를 수집하여 운전실(기관실)의 중앙 컴퓨터 장치를 통해서 운전자가 상태 점검 및 조치를 취할 수 있도록 제공함과 아울러 각종 자료를 데이터 베이스화시켜 정비 보수 업무에 활용할 수 있도록 한 철도 차량의 모니터링 시스템이 개발되어 한국등록특허 10-0288748호로 등록된 바 있다.
또한, 실제 차량의 속도를 정확하게 감지할 수 있고, 슬립이나 슬라이드 현상의 발생 원인을 감지할 수 있는 철도 차량의 차축속도 검지장치가 개발되어 한국공개특허 10-2004-0060213호로 출원된 바 있다.
그리고, 초음파를 이용해 철도차량용 차축을 탐상함에 있어 초음파 탐촉자에 대한 이송제어를 정밀히 수행함으로써 탐상의 신뢰도를 향상시킴과 아울러 초음파 탐촉자 자체에 손상이 가해지는 것을 방지할 수 있는 초음파 탐상장치가 개발되어 한국등록실용신안 20-0351269호로 등록된 바 있다.
그러나, 상기 발명들로는 상기 문제점들을 해소할 수 없었으며, 또한 상기 문제점들을 해소할 수 있는 차축검지장치 및 차축검지방법이 없었다.
KR20-0351269 Y1
본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 하나의 차축검지장치에 2개의 지자계 센서를 배치하여 차축을 감시하고, 위상차를 갖는 2개의 센서에서 측정된 신호를 분석 단계를 거쳐 차축검지장치에 대한 자기진단과 진입하는 철도차량의 차축 검지와 진입하는 방향을 판단하고, 판단된 차축 검지상태를 주기적으로 외부로 전송되도록 하는 지자계 센서를 활용한 차축검지장치 및 차축검지방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 응답속도가 빠르고 신뢰성이 높아 전자 제어장치, 기계 제어장치 등, 자동기기의 물체감지 센서소자로서 널리 활용되고 있는 지자계 센서를 적용하여 신뢰성이 향상된 지자계 센서를 활용한 차축검지장치 및 차축검지방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 지자계 센서를 활용한 차축검지장치는 제1 및 제2 지자계 센서로 구성되며, 선로변에 설치되어 차축을 감시하는 센서부; 특정주파수를 상기 센서부에 입력하고 상기 센서부의 출력을 처리하여 자기진단을 수행하며, 검지 여부 및 진행 방향을 판단하고, 이 판단 결과를 외부로 전송하기 위한 차축검지 제어보드를 포함한다.
또한, 본 발명의 지자계 센서를 활용한 차축검지방법은 특정주파수 입력부에 의해 자기진단을 위하여 제1 및 제2 지자계 센서로 특정주파수를 입력하는 단계; 상기 제1 및 제2 지자계 센서로부터 출력되는 아날로그 값을 제1 및 제2 센서 처리부에 의해 처리하여 신호 분리하는 단계; 상기 제1 및 제2 센서 처리부로부터 출력되는 신호에 근거하여, 제1 및 제2 진단상태 판단부에 의해 상기 제1 및 제2 지자계 센서의 출력과 특정주파수를 비교하여 자기진단을 수행하는 단계; 상기 제1 및 제2 진단상태 판단부로부터 출력되는 신호에 근거하여, 제1 및 제2 검지여부 판단부에 의해 상기 제1 및 제2 지자계 센서의 출력과 기준 설정값을 비교하여 검지를 감시하는 단계; 상기 제1 및 제2 검지여부 판단부로부터 입력되는 위상차를 갖는 2개의 입력을 진행방향 판단부에 의해 분석하여 진행방향을 감시하는 단계; 판단상태 전송부에 의해 상기 진행방향 판단부에서의 판단 결과를 외부로 전송하는 단계를 포함한다.
상기 제1 및 제2 지자계 센서는 각각 외부 금속물체의 근접에 따른 가우스 크기의 변화를 아날로그 값으로 출력하는 가우스 센서; 자기진단용 고주파 펄스를 상기 제1 및 제2 지자계 센서에 유기시키기 위한 용도의 에나멜선; 노이즈 차폐용의 실드선을 포함하며, 평상시에는 자기진단을 위해 입력된 특정 고주파의 구형파를 출력하고, 외부 금속물체가 근접하는 경우에는, 급격한 가우스 변화와 자기진단 파형을 합성하여 출력한다.
상기 차축검지 제어보드는 자기진단을 위하여 상기 제1 및 제2 지자계 센서로 특정주파수를 입력하는 특정주파수 입력부; 상기 제1 및 제2 지자계 센서로부터 출력되는 아날로그 값을 처리하여 신호 분리하는 제1 및 제2 센서 처리부; 상기 제1 및 제2 센서 처리부로부터 출력되는 신호에 근거하여, 상기 제1 및 제2 지자계 센서의 출력과 특정주파수를 비교하여 자기진단을 수행하는 제1 및 제2 진단상태 판단부; 상기 제1 및 제2 진단상태 판단부로부터 출력되는 신호에 근거하여, 상기 제1 및 제2 지자계 센서의 출력과 기준 설정값을 비교하여 검지를 감시하는 제1 및 제2 검지여부 판단부; 상기 제1 및 제2 검지여부 판단부로부터 입력되는 위상차를 갖는 2개의 입력을 분석하여 진행방향을 감시하는 진행방향 판단부; 상기 진행방향 판단부에서의 판단 결과를 외부로 전송하는 판단상태 전송부를 포함한다.
상기 특정주파수 입력부는 자기진단을 검증하기 위하여 사전에 특정 주파수에 해당하는 구형파를 상기 제1 및 제2 지자계 센서에 유기시켜 혼합된 신호의 자기진단용 특정 주파수만 통과시킨다.
상기 제1 및 제2 센서 처리부는 저역 필터를 통하여 상기 제1 및 제2 지자계 센서에서 출력되는 신호의 물체 감지용 저주파만 통과시킨다.
상기 제1 및 제2 진단상태 판단부는 자기진단을 판단하기 위하여 특정의 주파수를 상기 제1 및 제2 지자계 센서에 입력하고 상기 제1 및 제2 지자계 센서에서 출력되는 파형에서 입력된 구형파와 형상을 비교하여 상기 제1 및 제2 지자계 센서의 이상 유무를 확인한다.
상기 제1 및 제2 검지여부 판단부는 외부 금속물체가 근접하는 경우 급속하게 변하는 가우스 변화를 평상시 출력되는 자계 상태의 기준값과 비교하여 열차의 차축 검지여부를 판단한다.
상기 진행방향 판단부는 선로에 나란히 일정한 거리를 두고 배치되는 상기 제1 및 제2 지자계 센서에 입력되는 위상차를 분석하여 진입측 센서로부터의 신호가 먼저 입력되는 경우, 정방향의 진행방향을, 반대측 센서로부터의 신호가 먼저 입력되는 경우에는, 역방향의 진행방향을 판단한다.
본 발명에 따른 검지여부 판단을 위한 기준값의 자동 보정방법은 열차 검지상태가 없는 것을 확인하는 제1 단계; 상기 제1 단계에서의 아날로그 결과값을 디지털 변환하는 제2 단계; 이전의 출력값과 비교하여 보정값을 계산하는 제3 단계; 계산된 보정값이 없는 경우, 상기 기준값은 그대로 유지하는 제4 단계; 상기 계산된 보정값이 클 경우, 상기 기준값에 1을 증가하는 제5 단계; 상기 계산된 보정값이 작을 경우, 상기 기준값에 1을 감소하는 제6 단계; 보정된 기준값을 검지 여부 판단을 위하여 출력하는 제7 단계를 포함한다.
상기 검지여부 판단을 위한 기준값의 자동 보정방법에 의해 상기 자계 상태의 기준값이 자동 보정되며, 차축 검지의 신뢰성 향상을 위하여 평상시 자계값의 입력이 활용되어 자동으로 상기 기준값이 주기적으로 보정된다.
상기한 바와 같이 구성되는 본 발명은 하나의 차축검지장치에 2개의 지자계 센서를 배치하여 위상차를 갖는 2개의 센서에서 측정된 결과를 분석함으로써, 차축검지장치에 대한 자기진단은 물론, 진입하는 철도차량의 차축 검지와 진입하는 방향을 판단하도록 하는 효과가 있다.
그리고, 본 발명은 기존의 차축 검지방식에 비해 지자계 센서의 특성으로 폭설, 폭우 및 안개와 같은 주변 환경의 영향이 없고, 노선 정비를 위해 사람이 왕래하면서 발생하는 오인 작동 등의 문제점이 보완되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 차축 검지에 대한 신뢰성을 향상시켜 효과적인 차축 검지의 활용이 기대되며, 기지 구간 등 별도의 열차 검지수단이 설치되지 않은 장소 등에서 사고를 예방하기 위한 수단으로 적극 활용이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 지자계 센서를 활용한 차축검지장치의 구성을 도시한 블록도.
도 2는 본 발명에 따라 선로에 설치되어 차축을 검지하는 센서에 대한 기본 구조를 도시한 도면.
도 3(a)-(c)은 본 발명에 따른 2개의 지자계 센서를 활용하여 열차의 이동방향을 판단하기 위한 지자계 센서의 배치방법과 각각의 지자계 센서에서 출력되는 신호를 분석하는 방안을 설명하는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 센서 처리부에서 수행되는 자기진단을 위한 구형파와 자계상태에 대한 입력의 신호로 분리되는 것을 설명하는 개념도.
도 5는 본 발명에 따른 검지여부 판단을 위한 기준값에 대한 자동 보정방법의 흐름을 도시한 순서도.
도 2는 본 발명에 따라 선로에 설치되어 차축을 검지하는 센서에 대한 기본 구조를 도시한 도면.
도 3(a)-(c)은 본 발명에 따른 2개의 지자계 센서를 활용하여 열차의 이동방향을 판단하기 위한 지자계 센서의 배치방법과 각각의 지자계 센서에서 출력되는 신호를 분석하는 방안을 설명하는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 센서 처리부에서 수행되는 자기진단을 위한 구형파와 자계상태에 대한 입력의 신호로 분리되는 것을 설명하는 개념도.
도 5는 본 발명에 따른 검지여부 판단을 위한 기준값에 대한 자동 보정방법의 흐름을 도시한 순서도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 지자계 센서를 활용한 차축검지장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 지자계 센서를 활용한 차축검지장치는 제1 및 제2 지자계 센서(200, 210)로 구성되며, 선로변에 설치되어 차축을 감시하는 센서부(250); 특정주파수를 상기 센서부(250)에 입력하고 상기 센서부(250)의 출력을 처리하여 자기진단을 수행하며, 검지 여부 및 진행 방향을 판단하고, 이 판단 결과를 외부로 전송하기 위한 차축검지 제어보드(100)를 포함한다.
또한, 본 발명의 지자계 센서를 활용한 차축검지방법은 특정주파수 입력부(110)에 의해 자기진단을 위하여 제1 및 제2 지자계 센서(200, 210)로 특정주파수를 입력하는 단계; 상기 제1 및 제2 지자계 센서(200, 210)로부터 출력되는 아날로그 값을 제1 및 제2 센서 처리부(120, 150)에 의해 처리하여 신호 분리하는 단계; 상기 제1 및 제2 센서 처리부(120, 150)로부터 출력되는 신호에 근거하여, 제1 및 제2 진단상태 판단부(130, 170)에 의해 상기 제1 및 제2 지자계 센서(200, 210)의 출력과 특정주파수를 비교하여 자기진단을 수행하는 단계; 상기 제1 및 제2 진단상태 판단부(130, 170)로부터 출력되는 신호에 근거하여, 제1 및 제2 검지여부 판단부(140, 160)에 의해 상기 제1 및 제2 지자계 센서(200, 210)의 출력과 기준 설정값을 비교하여 검지를 감시하는 단계; 상기 제1 및 제2 검지여부 판단부(140, 160)로부터 입력되는 위상차를 갖는 2개의 입력을 진행방향 판단부(180)에 의해 분석하여 진행방향을 감시하는 단계; 판단상태 전송부(190)에 의해 상기 진행방향 판단부(180)에서의 판단 결과를 외부로 전송하는 단계를 포함한다.
상기 제1 및 제2 지자계 센서(200, 210)는 각각 외부 금속물체의 근접에 따른 가우스 크기의 변화를 아날로그 값으로 출력하는 가우스 센서(310); 자기진단용 고주파 펄스를 상기 제1 및 제2 지자계 센서(200, 210)에 유기시키기 위한 용도의 에나멜선(320); 노이즈 차폐용의 실드선(330)을 포함하며, 평상시에는 자기진단을 위해 입력된 특정 고주파의 구형파를 출력하고, 외부 금속물체가 근접하는 경우에는, 급격한 가우스 변화와 자기진단 파형을 합성하여 출력한다.
상기 차축검지 제어보드(100)는 자기진단을 위하여 상기 제1 및 제2 지자계 센서(200, 210)로 특정주파수를 입력하는 특정주파수 입력부(110); 상기 제1 및 제2 지자계 센서(200, 210)로부터 출력되는 아날로그 값을 처리하여 신호 분리하는 제1 및 제2 센서 처리부(120, 150); 상기 제1 및 제2 센서 처리부(120, 150)로부터 출력되는 신호에 근거하여, 상기 제1 및 제2 지자계 센서(200, 210)의 출력과 특정주파수를 비교하여 자기진단을 수행하는 제1 및 제2 진단상태 판단부(130, 170); 상기 제1 및 제2 진단상태 판단부(130, 170)로부터 출력되는 신호에 근거하여, 상기 제1 및 제2 지자계 센서(200, 210)의 출력과 기준 설정값을 비교하여 검지를 감시하는 제1 및 제2 검지여부 판단부(140, 160); 상기 제1 및 제2 검지여부 판단부 (140, 160)로부터 입력되는 위상차를 갖는 2개의 입력을 분석하여 진행방향을 감시하는 진행방향 판단부(180); 상기 진행방향 판단부(180)에서의 판단 결과를 외부로 전송하는 판단상태 전송부(190)를 포함한다.
부연 설명하자면 다음과 같다.
상기 특정주파수 입력부(110)는 자기진단 기능을 수행하기 위한 것으로, 특정 주파수의 구형파를 생성하여 상기 제1 및 제2 지자계 센서(200, 210)에 유기시킨다. 즉, 상기 특정주파수 입력부(110)는 자기진단을 검증하기 위하여 사전에 특정 주파수에 해당하는 구형파를 상기 제1 및 제2 지자계 센서(200, 210)에 유기시켜 혼합된 신호의 자기진단용 특정 주파수만 통과시킨다.
상기 제1 및 제2 센서 처리부(120, 150)는 센서 입력을 처리하는 것으로, 상기 제1 및 제2 지자계 센서(200, 210)에서 입력된 신호를 처리하여 구형파와 자계상태를 분리 추출하여, 이렇게 추출된 구형파는 상기 제1 및 제2 진단상태 판단부(130, 170)로 각각 전달하고, 추출된 자계상태는 상기 제1 및 제2 검지여부 판단부(140, 160)로 각각 전달한다. 즉, 상기 제1 및 제2 센서 처리부(120, 150)는 저역 필터(530)를 통하여 상기 제1 및 제2 지자계 센서(200, 210)에서 출력되는 신호의 물체 감지용 저주파만 통과시킨다.
상기 제1 및 제2 진단상태 판단부(130, 170)는 진단상태를 판단하는 것으로, 상기 제1 및 제2 센서 처리부(120, 150)에서 전달된 구형파를 특정 주파수의 구형파와 비교하여 진단상태를 판단한 후, 그 결과를 상기 판단상태 전송부(190)로 전달한다. 즉, 상기 제1 및 제2 진단상태 판단부(130, 170)는 자기진단을 판단하기 위하여 특정의 주파수를 상기 제1 및 제2 지자계 센서(200, 210)에 입력하고 상기 제1 및 제2 지자계 센서(200, 210)에서 출력되는 파형에서 입력된 구형파와 형상을 비교하여 상기 제1 및 제2 지자계 센서(200, 210)의 이상 유무를 확인한다.
상기 제1 및 제2 검지여부 판단부(140, 160)는 검지여부를 판단하는 것으로, 상기 제1 및 제2 센서 처리부(120, 150)에서 전달된 자계 상태를 기준값과 비교하여 검지여부를 판단한 후, 그 결과를 상기 진행방향 판단부(180)로 전달한다. 즉, 상기 제1 및 제2 검지여부 판단부(140, 160)는 외부 금속물체가 근접하는 경우 급속하게 변하는 가우스 변화를 평상시 출력되는 자계 상태의 기준값과 비교하여 열차의 차축 검지여부를 판단한다.
상기 진행방향 판단부(180)는 진행방향을 판단하는 것으로, 상기 제1 지자계 센서(200)의 검지여부 판단 결과와 상기 제2 지자계 센서(210)의 검지여부 판단 결과의 위상차를 비교하여 진행방향을 판단한 후, 그 결과를 상기 판단상태 전송부(190)로 전달한다. 즉, 상기 진행방향 판단부(180)는 선로(400)에 나란히 일정한 거리를 두고 배치되는 상기 제1 및 제2 지자계 센서(200, 210)에 입력되는 위상차를 분석하여 진입측 센서로부터의 신호가 먼저 입력되는 경우, 정방향의 진행방향을, 반대측 센서로부터의 신호가 먼저 입력되는 경우에는, 역방향의 진행방향을 판단한다.
상기 판단상태 전송부(190)는 상기 제1 및 제2 진단상태 판단부(130, 170)와 상기 진행방향 판단부(180)에서 전달된 자기진단 상태, 차축검지의 여부 및 진행방향 상태를 외부로 전송하게 된다.
상기 제1 지자계 센서(200)는 선로(400)에 설치되어 차축의 검지를 담당하는 장치로, 열차가 진행하면서 차축이 근접하여 가우스가 급격하게 변경되는 것을 자기진단 파형과 합성하여 상기 차축검지 제어보드(100)로 전달하게 된다.
상기 제2 지자계 센서(210)는 상기 제1 지자계 센서(200)와 선로(400) 진행방향으로 일정한 거리를 두고 설치되어 차축의 검지를 담당하는 장치로, 열차가 진행하면서 차축이 근접하여 가우스가 급격하게 변경되는 것을 자기진단 파형과 합성하여 상기 차축검지 제어보드(100)로 전달하게 된다.
도 2는 본 발명에 따른 선로에 설치되어 차축을 검지하는 센서에 대한 기본 구조를 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 선로(400)에 설치되어 차축을 검지하는 센서는 가우스 센서(310), 자기진단 신호 유도를 위한 에나멜선(320), 외부 간선 제거와 전자파 방출 차단을 위한 실드선(330) 등으로 구성된다.
상기 센서는 상기 센서의 비자성체 재질의 외형에 자기진단용 특정주파수의 구형 파형을 입력하여 자기장을 미세하게 형성하는 것으로, 상기 센서의 출력에는 항상 구형파의 신호가 출력되며, 외부 금속물체가 근접하면 가우스가 급격하게 변하며, 상기 구형파의 신호가 자기진단 파형과 합성되어 출력되도록 기능한다. 또한, 입출력 선로(400)는 양질의 실드선(330)을 사용하여 외부 잡음으로부터 상기 센서를 보호하고 전자파가 방출하지 않도록 차단한다.
도 3(a)-(c)은 본 발명에 따른 2개의 지자계 센서를 활용하여 열차의 이동방향을 판단하기 위한 지자계 센서의 배치방법과 각각의 지자계 센서에서 출력되는 신호를 분석하는 방안을 설명하는 도면이다.
도 3(a)는 2개의 지자계 센서의 배치 방안을 설명하는 도면으로, 두개의 센서가 철도가 진행하면서 위상차가 발생하도록 일정한 거리를 두고 철도 레일을 따라 나란히 배치됨을 도시한다.
도 3(b)는 제1 지자계 센서(200)가 먼저 온(ON)이 되고, 제2 지자계 센서(210)가 나중에 온(ON)이 되는 경우, 정방향으로 판단하게 됨을 도시하고 있으며, 도 3(c)는 제2 지자계 센서(210)가 먼저 온(ON)이 되고, 제1 지자계 센서(200)가 나중에 온(ON)이 되는 경우, 역방향으로 판단하게 됨을 도시하고 있다.
도 4는 본 발명에 따른 센서 처리부에서 수행되는 자기진단을 위한 구형파와 자계상태에 대한 입력의 신호로 분리되는 것을 설명하는 개념도이다.
도 4에 관해 설명하자면, 지자계 센서에서 입력되는 신호(500)는 저역 필터(Low-Pass Filter, LPF)(530)를 통하여 자계상태에 대한 입력신호(540)로 분리되고, 대역 필터(Band-pass Filter, BPF)(510)를 통하여 자기 진단을 위한 구형파 (520)로 분리된다.
도 5는 본 발명에 따른 검지여부 판단을 위한 기준값의 자동 보정방법의 흐름을 도시한 순서도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 검지여부 판단을 위한 기준값의 자동 보정방법은 열차 검지상태가 없는 것을 확인하는 제1 단계(S100); 상기 제1 단계(S100)에서의 아날로그 결과값을 디지털 변환하는 제2 단계(S200); 이전의 출력값과 비교하여 보정값을 계산하는 제3 단계(S300); 계산된 보정값이 없는 경우, 상기 기준값은 그대로 유지하는 제4 단계(S400); 상기 계산된 보정값이 클 경우, 상기 기준값에 1을 증가하는 제5 단계(S500); 상기 계산된 보정값이 작을 경우, 상기 기준값에 1을 감소하는 제6 단계(S600); 보정된 기준값을 검지 여부 판단을 위하여 출력하는 제7 단계(S700)를 포함한다.
상기 검지여부 판단을 위한 기준값의 자동 보정방법에 의해 상기 자계 상태의 기준값이 자동 보정되며, 차축 검지의 신뢰성 향상을 위하여 평상시 자계값의 입력이 활용되어 자동으로 상기 기준값이 주기적으로 보정된다.
상기 제1 단계(S100)는 기준값의 자동 보정을 위한 모듈의 시작 단계로, 적절한 보정의 수행을 위하여 4초마다 한번씩 수행한다.
상기 제2 단계(S200)는 물체의 감지가 있는지를 판단하는 단계로, 감지가 있는 경우에는 보정을 하지 않고, 감지가 없는 경우에는 보정을 수행한다.
상기 제4 단계(S400)는 보정을 위하여 기존의 자계 입력값과 현재의 자계 입력값의 변화를 구하는 단계이다.
자계 입력값의 변화에 따라 보정할 값이 0(ZERO)인 경우에는 보정값+0의 처리를 수행하고(S500), 보정할 값이 적은 경우에는 보정값-1의 처리를 수행하며(S6 00), 보정할 값이 큰 경우에는 보정값+1의 처리를 수행한다(S700).
상기 제8 단계(S800)는 보정값이 적용된 신호를 출력하여 검지여부 판단을 위한 기준값으로 적용되도록 수행하는 단계이다.
100 : 차축검지 제어보드 110 : 특정주파수 입력부
120, 150 : 제1 및 제2 센서 처리부 180 : 진행방향 판단부
130, 170 : 제1 및 제2 진단상태 판단부 190 : 판단상태 전송부
140, 160 : 제1 및 제2 검지여부 판단부 310 : 가우스 센서
200, 210 : 제1 및 제2 지자계 센서 320 : 에나멜선
330 : 실드선
120, 150 : 제1 및 제2 센서 처리부 180 : 진행방향 판단부
130, 170 : 제1 및 제2 진단상태 판단부 190 : 판단상태 전송부
140, 160 : 제1 및 제2 검지여부 판단부 310 : 가우스 센서
200, 210 : 제1 및 제2 지자계 센서 320 : 에나멜선
330 : 실드선
Claims (10)
- 제1 및 제2 지자계 센서로 구성되며, 선로변에 설치되어 차축을 감시하는 센서부, 특정주파수를 상기 센서부에 입력하고 상기 센서부의 출력을 처리하여 자기진단을 수행하며, 검지 여부 및 진행 방향을 판단하고, 이 판단 결과를 외부로 전송하기 위한 차축검지 제어보드로 이루어진 지자계 센서를 활용한 차축검지장치에 있어서,
상기 제1 및 제2 지자계 센서는 각각
외부 금속물체의 근접에 따른 가우스 크기의 변화를 아날로그 값으로 출력하는 가우스 센서;
자기진단용 고주파 펄스를 상기 제1 및 제2 지자계 센서에 유기시키기 위한 용도의 에나멜선;
노이즈 차폐용의 실드선;
을 포함하며,
평상시에는 자기진단을 위해 입력된 특정 고주파의 구형파를 출력하고, 외부 금속물체가 근접하는 경우에는, 급격한 가우스 변화와 자기진단 파형을 합성하여 출력하는 것을 특징으로 하는 지자계 센서를 활용한 차축검지장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 차축검지 제어보드는
자기진단을 위하여 상기 제1 및 제2 지자계 센서로 특정주파수를 입력하는 특정주파수 입력부;
상기 제1 및 제2 지자계 센서로부터 출력되는 아날로그 값을 처리하여 신호 분리하는 제1 및 제2 센서 처리부;
상기 제1 및 제2 센서 처리부로부터 출력되는 신호에 근거하여, 상기 제1 및 제2 지자계 센서의 출력과 특정주파수를 비교하여 자기진단을 수행하는 제1 및 제2 진단상태 판단부;
상기 제1 및 제2 진단상태 판단부로부터 출력되는 신호에 근거하여, 상기 제1 및 제2 지자계 센서의 출력과 기준 설정값을 비교하여 검지를 감시하는 제1 및 제2 검지여부 판단부;
상기 제1 및 제2 검지여부 판단부로부터 입력되는 위상차를 갖는 2개의 입력을 분석하여 진행방향을 감시하는 진행방향 판단부;
상기 진행방향 판단부에서의 판단 결과를 외부로 전송하는 판단상태 전송부;
를 포함하는 지자계 센서를 활용한 차축검지장치. - 특정주파수 입력부에 의해 자기진단을 위하여 제1 및 제2 지자계 센서로 특정주파수를 입력하는 단계;
상기 제1 및 제2 지자계 센서로부터 출력되는 아날로그 값을 제1 및 제2 센서 처리부에 의해 처리하여 신호 분리하는 단계;
상기 제1 및 제2 센서 처리부로부터 출력되는 신호에 근거하여, 제1 및 제2 진단상태 판단부에 의해 상기 제1 및 제2 지자계 센서의 출력과 특정주파수를 비교하여 자기진단을 수행하는 단계;
상기 제1 및 제2 진단상태 판단부로부터 출력되는 신호에 근거하여, 제1 및 제2 검지여부 판단부에 의해 상기 제1 및 제2 지자계 센서의 출력과 기준 설정값을 비교하여 검지를 감시하는 단계;
상기 제1 및 제2 검지여부 판단부로부터 입력되는 위상차를 갖는 2개의 입력을 진행방향 판단부에 의해 분석하여 진행방향을 감시하는 단계;
판단상태 전송부에 의해 상기 진행방향 판단부에서의 판단 결과를 외부로 전송하는 단계;
를 포함하는 지자계 센서를 활용한 차축검지방법. - 제3항에 있어서,
특정주파수 입력부는 자기진단을 검증하기 위하여 사전에 특정 주파수에 해당하는 구형파를 상기 제1 및 제2 지자계 센서에 유기시켜 혼합된 신호의 자기진단용 특정 주파수만 통과시키는 것을 특징으로 하는 지자계 센서를 활용한 차축검지장치. - 제3항에 있어서,
제1 및 제2 센서 처리부는 저역 필터를 통하여 상기 제1 및 제2 지자계 센서에서 출력되는 신호의 물체 감지용 저주파만 통과시키는 것을 특징으로 하는 지자계 센서를 활용한 차축검지장치. - 제3항에 있어서,
제1 및 제2 진단상태 판단부는 자기진단을 판단하기 위하여 특정의 주파수를 상기 제1 및 제2 지자계 센서에 입력하고 상기 제1 및 제2 지자계 센서에서 출력되는 파형에서 입력된 구형파와 형상을 비교하여 상기 제1 및 제2 지자계 센서의 이상 유무를 확인하는 것을 특징으로 하는 지자계 센서를 활용한 차축검지장치. - 제3항에 있어서,
제1 및 제2 검지여부 판단부는 외부 금속물체가 근접하는 경우 급속하게 변하는 가우스 변화를 평상시 출력되는 자계 상태의 기준값과 비교하여 열차의 차축 검지여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 지자계 센서를 활용한 차축검지장치. - 제3항에 있어서,
진행방향 판단부는 선로에 나란히 일정한 거리를 두고 배치되는 상기 제1 및 제2 지자계 센서에 입력되는 위상차를 분석하여 진입측 센서로부터의 신호가 먼저 입력되는 경우, 정방향의 진행방향을, 반대측 센서로부터의 신호가 먼저 입력되는 경우에는, 역방향의 진행방향을 판단하는 것을 특징으로 하는 지자계 센서를 활용한 차축검지장치.
- 삭제
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