KR101453301B1 - 선로 전환기의 모니터링 시스템 및 방법 - Google Patents

선로 전환기의 모니터링 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선로 전환기의 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 상기 모니터링 시스템은 복수의 선로 전환기 각각에 대한 제어 전압, 표시 출력 전압 및 표시 입력 전압을 수집 주기마다 감지하여 해당하는 데이터를 출력하는 제1 감지부, 상기 복수의 선로 전환기 각각에 대한 교류 전압, 교류 전류 및 주변 온도를 상기 수집 주기마다 감지하여 해당하는 데이터를 출력하는 제2 감지부, 상기 제1 감지부와 상기 제2 감지부에서 출력되는 데이터를 각 선로 전환기별로 취합하여 각 선로 전환기에 대한 상태 데이터를 수집하는 적어도 하나의 데이터 취합부, 그리고 상기 적어도 하나의 데이터 취합부에서 출력되는 상태 데이터를 수신하여, 각 선로 전환기별로 상기 수집 주기마다 수집된 상기 상태 데이터를 저장하고, 상기 저장된 상기 상태 데이터를 이용하여 현재 상태 데이터 수집 시점에서 구동된 선로 전환기의 동작 상태를 판정하는 제어부를 포함한다. 이때, 상기 상태 데이터는 각 선로 전환기에 대한 전환 전류를 포함하고, 상기 제어부는 상기 전환 전류 및 표시 입력 전압을 이용하여 상기 구동된 선로 전환기의 전환 시간을 판정하고, 상기 전환 시간을 이용하여 상기 구동된 선로 전환기의 전환 불일치 장애와 선로 전환기에 대한 점검 여부를 판정한다.

Description

선로 전환기의 모니터링 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MONITORING POINT SWITCH}
본 발명은 선로 전환기의 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 선로 전환기는 선로가 분기되거나 교차하는 곳에 설치되어 열차의 궤도를 변경하여 운행 진로를 결정짓는 장치이다.
원하는 방향으로 열차의 진로를 제어하기 위해, 사령실로부터 전송되는 제어 명령은 중앙 교통 제어 시스템(CTC, centralized traffic control system)을 통해 각 역의 연동 장치로 전달되고, 전달된 제어 명령은 선로 전환기로 전송되어 열차의 선로가 변경되도록 한다.
선로 전환기를 구비하고 있는 분기기는 제어 명령에 따라 선로 전환기를 구동시켜 선로를 원하는 방향으로 변경한 후 안전하게 고정시킨다.
하지만, 이러한 선로 전환기의 상태를 파악하기 위해 종래에는 관리자의 경험에 의존하여 선로 전환기의 상태를 자의적으로 판단하여 필요한 조치를 취하였다. 이로 인해, 선로 전환기의 상태가 정확하게 파악되지 않아 선로 전환기의 현재 상태에 맞는 적절한 대응이 이루어지지 않아 대형 사고의 발생 위험이 컸다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 선로 전환기의 동작 상태를 정확하게 판정하도록 하는 것이다.
본 발명의 한 특징에 따른 선로 전환기의 모니터링 시스템은 복수의 선로 전환기 각각에 대한 제어 전압, 표시 출력 전압 및 표시 입력 전압을 수집 주기마다 감지하여 해당하는 데이터를 출력하는 제1 감지부, 상기 복수의 선로 전환기 각각에 대한 교류 전압, 교류 전류 및 주변 온도를 상기 수집 주기마다 감지하여 해당하는 데이터를 출력하는 제2 감지부, 상기 제1 감지부와 상기 제2 감지부에서 출력되는 데이터를 각 선로 전환기별로 취합하여 각 선로 전환기에 대한 상태 데이터를 수집하는 적어도 하나의 데이터 취합부, 그리고 상기 적어도 하나의 데이터 취합부에서 출력되는 상태 데이터를 수신하여, 각 선로 전환기별로 상기 수집 주기마다 수집된 상기 상태 데이터를 저장하고, 상기 저장된 상기 상태 데이터를 이용하여 현재 상태 데이터 수집 시점에서 구동된 선로 전환기의 동작 상태를 판정하는 제어부를 포함한다.
이때, 상기 상태 데이터는 각 선로전환기에 대한 전환 전류와 표시 입력 전압을 포함하고, 상기 제어부는 상기 전환 전류와 상기 표시 입력 전압을 이용하여 상기 구동된 선로전환기의 전환 시간을 판정하고, 상기 전환 시간을 이용하여 상기 구동된 선로전환기의 전환 불일치 장애와 선로 전환기에 대한 점검 여부를 판정한다.
상기 선로 전환기의 전환 시간은 상기 교류 전류의 0A를 초과하고 상기 표시 입력 전압이 0V를 유지하는 기간을 기초로 산출될 수 있다.
상기 제어부는 상기 구동된 선로전환기의 전환 시간이 제1 설정 시간을 초과할 때, 상기 구동된 선로전환기의 상태를 전환 불일치 장애가 발생한 상태로 판정하고, 구동된 선로 전환기의 상기 전환 시간이 상기 제1 설정 시간보다 짧은 제2 설정 시간을 초과할 때, 상기 구동된 선로 전환기의 상태를 점검이 필요한 상태로 판정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 구동된 선로 전환기의 전환 전류를 설비 기준값 범위와 비교하여, 상기 구동된 선로 전환기의 전환 전류가 상기 설비 기준값 범위를 벗어날 경우, 상기 구동된 선로 전환기의 상태를 점검이 필요한 상태로 판정할 수 있다.
상기 상태 데이터는 각 선로 전환기에 대한 표시 출력 전압과 표시 입력 전압을 더 포함할 수 있고, 상기 제어부는 상기 구동된 선로 전환기의 상기 표시 출력 전압을 기준 전압 범위와 비교하고 상기 구동된 선로 전환기의 상기 표시 입력 전압을 기준 전압 범위와 비교하여 상기 표시 출력 전압과 상기 표시 입력 전압 중 적어도 하나가 상기 기준 전압 범위를 초과하면, 상기 구동된 선로 전환기의 상태를 점검이 필요한 상태로 판정할 수 있다.
상기 제어부는 선로 전환기의 상태 데이터 수집 시점에서의 기준 전환 전류 곡선을 생성하여, 상기 상태 데이터 수집 시점에 수집된 전환 전류 곡선을 상기 기준 전환 전류 곡선과 비교하고, 상기 전환 전류 곡선과 상기 기준 전환 전류 곡선의 오차의 평균값을 산출하고, 상기 오차의 평균값과 노후화 판정 데이터를 비교하여 상기 오차의 평균값과 상기 노후화 판정 데이터의 차이를 생성하고, 상기 차이를 기초해 상기 선로 전환기에 대한 노후화 정도를 예측할 수 있다.
상기 상태 데이터는 각 선로 전환기의 교류 전압과 주변 온도를 더 포함할 수 있고, 상기 제어부는 상기 표준 곡선을 상기 분기기 종류, 상기 선로 전환기에 인가되는 교류 전압의 크기 및 상기 선로 전환기의 주변 온도에 따라 정해진 보정값과 상기 선로 전환기에 대한 관리자 보정값을 이용해 변경하여 상기 기준 전환 전류 곡선을 생성할 수 있다.
상기 하나의 데이터 취합부는 상기 제1 감지부와 제2 감지부에 연결되어 있는 제1 데이터 취합부 그리고 상기 제1 감지부와 제2 감지부에 연결되어 있는 제2 데이터 취합부를 포함할 수 있고, 상기 제1 데이터 취합부와 상기 제2 데이터 취합부에 취합한 각 선로 전환기에 대한 상태 데이터는 서로 동일한 것이 좋다.
본 발명의 다른 특징에 따른 선로 전환기의 모니터링 방법은 현재 상태 데이터 수집 시점에서 수집된 상태 데이터 중에서 복수의 선로 전환기에 대한 교류 전류 판독하여, 전환 전류가 발생한 구동된 선로 전환기를 판정하는 단계, 상기 수집된 상태 중에서 표시 입력 전압과 상기 교류 전류를 이용하여 상기 구동된 선로 전환기의 전환 시간을 판정하는 단계, 판정된 상기 전환 시간이 제1 설정시간을 초과하는 구동된 선로 전환기가 존재하는지를 판정하는 단계, 상기 전환 시간이 상기 제1 설정시간을 초과하는 구동된 선로 전환기가 존재할 때, 상기 구동된 선로 전환기의 상태를 전환 불일치 장애가 발생한 상태로 판정하는 단계, 상기 전환 시간을 상기 제1 설정 시간보다 짧은 제2 설정 시간과 비교하여, 상기 제2 설정 시간을 초과하는 구동된 선로 전환기가 존재하는지를 판정하는 단계, 그리고 상기 전환 시간이 상기 제2 설정시간을 초과하는 구동된 선로 전환기가 존재할 때, 상기 구동된 선로 전환기의 상태를 점검이 필요한 상태로 판정하는 단계를 더 포함한다.
상기 선로 전환기의 전환 시간은 상기 교류 전류의 0A를 초과하고 상기 표시 입력 전압이 0V를 유지하는 기간을 기초로 산출될 수 있다.
상기 특징에 따른 선로 전환기의 모니터링 방법은 상기 구동된 선로 전환기의 전환 전류를 설비 기준값 범위와 비교하는 단계, 상기 구동된 선로 전환기의 전환 전류가 상기 설비 기준값 범위를 벗어났는지를 판정하는 단계, 그리고 상기 구동된 선로 전환기의 전환 전류가 상기 설비 기준값 범위를 벗어나면, 상기 구동된 선로 전환기의 상태를 점검이 필요한 상태로 판정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 특징에 따른 선로 전환기의 모니터링 방법은 상기 구동된 선로 전환기의 표시 출력 전압과 표시 입력 전압을 판독하는 단계, 상기 표시 출력 전압을 기준 전압 범위와 비교하고 상기 구동된 선로 전환기의 상기 표시 입력 전압을 기준 전압 범위와 비교하는 단계, 그리고 상기 표시 출력 전압과 상기 표시 입력 전압 중 적어도 하나가 상기 기준 전압 범위를 초과하면, 상기 구동된 선로 전환기의 상태를 점검이 필요한 상태로 판정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 특징에 따른 선로 전환기의 모니터링 방법은 선로 전환기의 상태 데이터 수집 시점에서의 기준 전환 전류 곡선을 생성하는 단계, 상기 상태 데이터 수집 시점에 수집된 전환 전류 곡선과 상기 기준 전환 전류 곡선과 비교하는 단계, 상기 전환 전류 곡선과 상기 기준 전환 전류 곡선의 오차의 평균값을 산출하는 단계, 상기 오차의 평균값과 노후화 판정 데이터를 비교하여 상기 오차의 평균값과 상기 노후화 판정 데이터의 차이를 생성하는 단계, 그리고 상기 차이를 기초해 상기 선로 전환기에 대한 노후화 정도를 예측하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 기준 전환 전류 곡선 생성 단계는 데이터베이스에서 표준 곡선을 읽어오는 단계, 분기기의 종류, 교류 전압 및 주변 온도에 해당하는 보정값을 데이터베이스에서 읽어와 상기 보정값을 이용해 상기 표준 곡선을 변경하는 단계, 그리고 상기 선로 전환기에 정해진 관리자 보정값을 상기 데이터베이스에서 읽어와 상기 변경된 표준 곡선을 변경하여 상기 기준 전환 전류 곡선을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 특징에 따른 선로 전환기의 모니터링 방법은 상기 선로 전환기의 전환 횟수를 설정 횟수와 비교하는 단계와 상기 선로 전환기의 전환 횟수가 상기 설정 횟수를 초과할 경우, 상기 선로 전환기의 노후화 정도를 데이터 출력부로 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 선로 전환기의 전환 횟수는 전환 전류가 발생되는 횟수를 기초하여 간출될 수 있다.
상기 특징에 따른 선로 전환기의 모니터링 방법은 상기 선로 전환기의 운영 기한과 설정 기간을 초과하는 단계와 상기 선로 전환기의 운영 기한이 상기 설정 기간을 초과할 경우, 상기 선로 전환기의 노후화 정도를 데이터 출력부로 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 선로 전환기의 운영 기한은 상기 선로 전환기의 설치 연원일을 이용하여 산출될 수 있다.
이러한 특징에 따르면, 전환 전류를 이용하여 구동된 선로 전환기의 동작 상태를 자동으로 파악하므로, 장애가 발생한 선로 전환기를 신속하고 정확하게 판정하고, 점검이 필요한 선로 전환기 역시 신속하고 정확하게 판정한다.
이로 인해, 선로 전환기의 비정상적인 동작으로 인한 사고 발생 위험이 크게 줄어들고, 선로 전환기의 신뢰성이 향상되며, 관리자의 업무 효율이 향상된다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 선로 전환기의 모니터링 시스템의 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 선로 전환기의 모니터링 시스템에서 복수의 선로 전환기와 이 선로 전환기에 연결된 신호 관계를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 선로 전환기의 동작에 의해 선로의 궤도를 변경하는 과정을 설명하기 위한 도면으로서, (a)는 본선 방향(제1 분기 선로)으로 전환된 도면이고, (b)는 선로 전환기의 동작에 의해 선로의 궤도가 변경되어 측선 방향(제2 분기 선로)으로 전환된 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시한 선로 전환기를 구동하기 위해 제어 전압이 인가될 때선로 전환기로 입출력 되는 신호의 파형을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 한 실시예에 따른 선로 전환기의 모니터링 시스템에서 장애 및 점검 판정부에 대한 동작 순서도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 한 실시예에 따른 선로 전환기의 모니터링 시스템에서 노후화 판정부에 대한 동작 순서도이다.
도 7a 내지 도 7h는 본 발명의 한 실시예에 따라 한 선로 전환기에서 상태 데이터 수집 시점마다 산출된 상태 데이터를 이용하여 생성된 전환 전류 곡선과 기준 전환 전류 곡선의 예를 각각 도시한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 선로 전환기의 모니터링 시스템 및 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 선로 전환기의 모니터링 시스템에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2를 참고로 하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 선로 전환기의 모니터링 시스템은 복수의 선로 전환기(100)의 동작 상태와 각 선로 전환기(100)의 주변 온도에 관한 정보를 입력 받는 감지 장치(10), 감지 장치(10)와 연결된 데이터 취합 장치(20), 및 데이터 취합 장치(20)와 연결된 모니터링 장치(30)를 구비한다.
감지 장치(10)는 선로 전환기의 상태와 선로 전환기의 주변 온도를 감지하는 장치로서, 기계실에서 선로 전환기(100)로 입력되고 출력되는 신호를 이용하여 선로 전환기(100)의 상태를 감지하는 기계실 감지 장치(101)와 선로 전환기(100)로 인가되는 교류 전원(AC)과 선로 전환기(100) 주변의 온도 감지 신호와 같이 각 선로 전환기(100)가 설치된 현장에서 인가되는 신호를 감지하는 현장 감지 장치(102)를 구비한다.
본 실시예에서, 기계실 감지 장치(101)와 현장 감지 장치(102)는 서로 유사한 구조를 갖고 있고, 한 예로서, 기계실 감지 장치(101)와 현장 감지 장치(102) 각각은 감지부(1011, 1021), 감지부(1011, 1021)와 연결된 저장부(1013, 1023) 및 통신부(1015, 1025)를 구비한다.
기계실 감지 장치(101)의 감지부(제1 감지부)(1011)는 각 선로 전환기(100)로부터 인가되는 제어 전압(AS), 표시 출력 전압(DO) 및 표시 입력 전압(DI)을 입력받아, 각 선로 전환기(100)의 동작 상태를 판정하도록 한다.
또한, 현장 감지 장치(102)의 감지부(제2 감지부)(1021)는 선로 전환기(100)가 설치된 주변의 온도 감지 신호, 각 선로 전환기(100)에 인가되는 교류 전원(AC)을 입력 받아, 각 선로 전환기(100)의 동작 여부 및 주변 온도를 판정하도록 한다.
이처럼, 기계실 감지 장치(101)와 현장 감지 장치(102)로 인가되는 신호를 설명하기 전에, 도 2를 참고로 하여 선로 전환기(100)와 그 주변 장치와의 연결 관계, 그리고 이들 장치로 입력되고 이들로부터 출력되는 신호의 관계를 살펴본다.
일반적으로 현장에 설치되어 있는 접속함(110)에는 복수의 선로 전환기(100)가 연결되어 있다.
각 접속함(110)은 전원실(150)에서 인가 받는 교류 전원(AC)을 복수의 전원선으로 분배하여 자신과 연결된 각 선로 전환기(100)에 각각 구동 전원으로 인가한다. 따라서, 각 선로 전환기(100)는 구동 명령에 해당하는 제어 전압(AS)이 공급되었을 때 교류 전원(AC)을 모터(도시하지 않음)에 인가하여 선로 전환기(100)를 구동하게 된다.
이때, 각 선로 전환기(100)로 인가되는 교류 전원(AC)은 선로 전환기를 동작시키기 위한 모터(도시하지 않음)를 구동하기 위한 전원으로서 상용 전원일 수 있고, 교류 전원(AC)의 전압(즉, 교류 전압)과 전류(즉 교류 전류)는 출력 신호(OUT11-OUT1n)으로서 현장 감지 장치(102)의 감지부(1021)로 인가된다.
또한, 현장 감지 장치(102)에는 온도를 감지하여 감지된 온도에 해당하는 온도 감지 신호[즉, 출력 신호(OUT11)]를 출력하는 온도 감지부(120)가 위치한다.
복수의 선로 전환기(100)는 제어 전압(AS)과 표시 출력 전압(DO)을 각각 입력 받는 복수의 분선반(130)에 나눠져 연결되어 있다.
따라서, 도 2에 도시한 것처럼, 접속함(110)에는 복수의 선로 전환기(100)와분선반(130) 및 전원실(150)이 연결되어 있고, 접속함(110)은 분선반(130)과 전원실(150)에서 인가되는 신호를 해당하는 선로 전환기(100)로 연결하여 주는 기구함이다. 이로 인해, 접속함(110)을 통해 각 선로 전환기(100)의 입출력 단자와 분선반(130)과 전원실(150)의 해당 입출력 단자는 서로 연결되어 있다.
제어 전압(AS)과 표시 출력 전압(DO)을 각각 인가 받은 각 분선반(130)은 이들 신호(AS, DO)를 자신과 연결 복수의 선로 전환기(100) 각각으로 인가하고, 각 분선반(130)에서 각 해당 선로 전환기(100)로 인가되는 제어 전압(AS)과 표시 출력 전압(DO)은 또한 출력 신호(OUT21, OUT22)로서 기계실 감지 장치(101)의 감지부(1011)로 입력된다.
또한, 각 선로 전환기(100)는 표시 출력 전압(DO)을 입력 받아 선로 전환기(110)의 동작에 따른 분기기(도시하지 않음)의 밀착 상태를 표시하기 위해 표시 입력 전압(DI)을 출력하고, 표시 입력 전압(DI)은 출력 신호(OUT23)로서 기계실 감지 장치(101)의 감지부(1011)로 입력된다.
이로 인해, 기계실 감지 장치(101)의 감지부(1011)는 각 선로 전환기(100)에 해당하는 제어 전압(AS), 표시 출력 전압(DO) 및 표시 입력 전압(DI)을 입력 받고, 현장 감지 장치(102)의 감지부(1021)는 각 선로 전환기(100)에 해당하는 교류 전압과 교류 전류, 그리고 기구함 주변의 온도에 해당하는 온도 감지 신호를 입력 받는다.
이들 감지부(1011, 1021)는 정해진 시간 간격으로 입력되는 신호를 판독하여 각 선로 전환기(100)의 동작 상태와 선로 전환기(100)의 주변 온도에 관한 감지 신호를 데이터 취합 장치(20)로 출력한다.
따라서, 각 선로 전환기(100)의 동작 상태와 선로 전환기(100)의 주변 온도에 따른 각 선로 전환기(100)의 상태 데이터[즉, 교류 전압, 교류 전류, 온도 감지 신호, 제어 전압(AS), 표시 출력 전압(DO) 및 표시 입력 전압(DI)]는 설정된 감지부(1011, 1021)의 판독 주기(즉, 상태 데이터 수집 주기 또는 상태 데이터 수집 시점)마다 수집되어 데이터 취합 장치(20)로 출력된다.
제어 전압(AS)은 각 선로 전환기(100)를 이용해 열차의 진로를 변경하기 위해 각 선로 전환기(100)의 모터(도시하지 않음)를 구동 시키기 위한 제어 명령이다.
한 예로, 선로 전환기(100)를 구동시키지 않을 경우, 제어 전압(AS)은 0V의 크기를 갖고 있고, 선로 전환기(100)를 구동시킬 때 제어 전압(AS)은 약 24V의 크기를 갖는다. 즉, 제어 전압(AS)의 크기가 0V일 때, 선로 전환기(100)는 미구동 상태이고 제어 전압(AS)의 값이 약 24V이면 철도 선로의 방향을 변경하기 위해 선로 전환기(100)를 구동하는 상태임을 알 수 있다.
제어 전압(AS)은 전환하고자 하는 선로의 방향에 따라 (+) 극성 또는 (-) 극성을 갖는다.
이미 설명한 것처럼, 각 선로 전환기(100)에 인가되는 제어 전압(AS)의 전압값에 따라 선로 전환기(100)의 모터가 구동되며 교류 전류(AC 전류)의 값이 달라진다. 즉, 제어 전압(AS)의 전압값이 0V일 때, 교류 전류(AC 전류)는 0A이다. 하지만 선로 전환기(100)를 구동시키기 위해 제어 전압(AS)이 발생한 상태[예를 들어, 제어 전압(AS)의 전압값이 24V일 때]일 때, 교류 전류는 0A보다 큰 값을 갖게 된다.
따라서, 본 예에서, 제어 전압(AS)이 발생한 상태일 때 출력되는 교류 전류(AC 전류)를 전환 전류라 한다.
표시 출력 전압(DO)은 선로 전환기(100)의 전환 동작이 정확하게 이루어졌는지를 확인하기 위해 각 선로 전환기(100)로 인가되는 전압으로서, 약 24V의 값을 갖는 정극성의 일정 전압이다.
표시 입력 전압(DI)은 각 선로 전환기(100)의 전환 동작이 정확하게 이루어졌는지를 확인하기 위한 신호이다. 이 표시 입력 전압(DI)은 전환되는 선로의 방향(즉, 정위 또는 반위)에 따라 (+) 극성 또는 (-) 극성을 갖는다.
따라서, 본 예의 경우, 표시 출력 전압(DO)과 표시 입력 전압(DI)를 이용하여 각 선로 전환기(100)의 전환 동작이 정상적으로 이루어졌는지를 여부를 판정한다.
도 3의 (a)와 (b)를 참고로 하여, 선로 전환기(100)에 인가되는 제어 전압(AS)에 의해 선로의 궤도가 변경될 때, 표시 입력 전압(DI)의 출력 상태를 좀더 설명한다.
도 3의 (a)와 같이, 열차가 A1에서 B1 또는 B2로 진행 할 때 열차가 A1에서 B1방향으로 진행할 경우를 본선 방향(정위), A1에서 B2방향으로 진행할 경우를 측선 방향(반위)로 가정한다. 텅레일(tongue rail)(C1)이 본선 방향인 제1 분기 선로(B1)로 전환되어 있는 상태에서 측선 방향인 제2 분기 선로(B2) 쪽으로 전환하고자 할 경우, 도 4에 도시한 것처럼, 선로 전환기(100)에 인가되는 제어 전압(AS)은 0V에서 -24V로 변경된다. 이때, 표시 출력 전압(DO)은 24V를 유지한다.
제어 전압(AS)에 의해 선로 전환기(100)가 동작될 때, 선로 전환기(100)에서 출력되는 교류 전류(AC)는 0A보다 큰 전류를 생성하여 선로 전환기(100)의 전환 동작이 이루어지는 시간(즉, 선로 전환기 전환 시간) 동안 전환 전류를 출력한다.
또한, 표시 입력 전압(DI)은 열차의 진행 방향이 본선(B1) 또는 측선(B2) 방향이 되도록 선로 전환기(100)가 전환되어 분기기의 밀착이 완료 될 경우에만 표시 출력 전압(DO)의 피드백 전압인 해당 크기의 전압을 출력하므로, 선로 전환기(100)의 전환 동작이 이루어지는 선로 전환기 전환 시간에 출력되는 표시 입력 전압(DI)의 전압값은 0V가 된다.
이때, 선로 전환 방향에 따라 제어 전압(AS)과 표시 입력 전압(DI)의 극성이 정해진다.
따라서, 한 예로서, 열차 진행 방향을 본선(B1)으로 전환 하고자 할 경우, 선로 전환기(100)에 인가되는 제어 전압(AS)의 극성은 정위를 나타내는 양의 극성(+)이고, 이로 인해 전환이 완료된 후 출력되는 표시 입력 전압(DI) 역시 양의 극성(+)이다.
반대로, 열차 진행 방향을 측선(B2)으로 전환 하고자 할 경우, 선로 전환기(100)로 인가되는 제어 전압(AS)의 극성은 반위를 나타내는 음의 극성(-)이고 전환이 완료된 후 출력되는 표시 입력 전압(DI) 또한 음의 극성(-)이다.
기계실 저장 장치(101)와 현장 저장 장치(102) 각각의 저장부(1013, 1023)는 각각 해당하는 감지부(1011, 1021)에 의해 감지된 감지 신호를 저장하고, 저장된 데이터는 데이터 취합 장치(20)로 전달된다.
통신부(1015, 1025)는 각각 랜(LAN, local area network) 등과 같은 근거리 통신망으로 이루어져 있고, 감지부(1011, 1022)에서 출력되는 감지 신호를 데이터 취합 장치(20)로 출력한다.
데이터 취합 장치(20)는 감지 장치(10)로부터 수신된 감지 신호를 선로 전환기별로 취합하여 관리한다. 이때, 데이터 취합 장치(20)는 동일한 시간대별로 감지 장치(10)의 기계실 감지 장치(101)와 현장 감지 장치(102)로부터 전달되는 데이터를 취합한다
이로 인해, 각 선로 전환기(100)에 대한 교류 전압, 교류 전류, 선로 전환기 주변 온도, 제어 전압(AS), 표시 출력 전압(DO) 및 표시 입력 전압(DI)이 데이터 취합 장치(20)에 상태 데이터 수집 주기별로 저장된다.
이러한 데이터 취합 장치(20)는 감지 장치(10)의 통신부(1015, 1025)에 연결되어 있는 통신부(21), 통신부(21)에 연결된 제1 데이터 취합부(22), 통신부(21)에 연결된 제2 데이터 취합부(23), 제1 및 제2 데이터 취합부(21, 22)와 연결된 데이터 표시부(24), 그리고 통신부(25)를 구비한다.
통신부(21)는 랜(LAN, local area network) 등과 같은 근거리 통신망으로 이루어져 있고, 감지 장치(10)의 통신부(1015, 1025)를 통해 각각 전달되는 감지 신호를 수신하여 제1 및 제2 데이터 취합부(22, 23)로 전달한다.
이때, 감지 장치(10)의 통신부(1015, 1025)와 데이터 취합 장치(20)의 통신부(21) 간의 통신은 무선 또는 유선으로 행해질 수 있다.
제1 및 제2 데이터 취합부(22, 23) 각각은 통신부(21)와 연결된 취합 제어부(221, 231) 그리고 취합 제어부(221, 231)와 연결된 취합 데이터 저장부(222, 232)를 구비한다.
데이터 취합 제어부(221, 231) 각각은 통신부(21)를 통해 전달된 감지 데이터를 상태 데이터 수집 시점별로 취합하여 각각 연결된 취합 데이터 저장부(222, 232)로 저장한다.
즉, 데이터 취합 제어부(221, 231)는 각각 기계실 감지 장치(101)의 감지부(1011)와 현장 감지 장치(102)의 감지부(1021)로부터 전송되는 감지 신호를 선로 전환기(100)별로 취합한다. 각 데이터 취합 제어부(221, 231)에 의해 각 선로 전환기(100)별로 취합된 상태 데이터는 데이터 표시부(24)로 출력되며 또한 각 연결된 취합 데이터 저장부(222, 232)에 출력된다.
따라서, 데이터 표시부(24)는 인가되는 각 선로 전환기(100)에 대한 상태 데이터를 표시하여, 관리자가 현재 시각에 감지된 각 선로 선환기(100)의 동작 상태를 확인 할 수 있도록 한다.
이러한 데이터 표시부(24)는 액정 표시 장치나 유기 발광 장치, 또는 발광 다이오드 등으로 이루어질 수 있다.
또한, 취합 데이터 저장부(222, 232)은 데이터 취합 제어부(221, 231)에 의해 취합된 상태 데이터를 저장하는 저장부로서, 데이터 취합 제어부(221, 231)에서 각각 인가되는 데이터를 각 선로 전환기(100) 별로 저장한다.
따라서, 취합 데이터 저장부(222, 232)에 저장되어 있는 각 선로 전환기(100)에 해당하는 데이터는 감지 장치(10)로부터 상태 데이터가 전송될 때마다 갱신된다.
이처럼, 데이터 취합 제어부(221, 231)에 의해 인가되는 각 선로 전환기(100)에 대한 상태 데이터를 저장한 후, 취합 데이터 저장부(222, 232)는 각 선로 전환기(100)에 대한 해당 동작 데이터를 통신부(25)로 출력하여 모니터링 장치(30)로 전송한다.
이때, 통신부(25)의 동작 상태가 비정상 상태일 때, 취합 데이터 저장부(222, 232)는 통신부(25)의 상태를 감시하여 통신부(25)가 정상 상태로 되면 저장되어 있는 해당 동작 데이터를 읽어와 통신부(25)로 출력하여, 정상적으로 모니터링 장치(30)로 전달되도록 한다.
본 예에서, 데이터 취합 제어부(221, 231)의 동작에 의해, 취합 데이터 저장부(222, 232)에 각각 저장되는 각 선로 전환기(100)의 상태 데이터는 서로 동일하다.
통신부(25)는 완(WAN, wide area network) 등과 같은 원거리 통신망으로 이루어져 있고, 제1 및 제2 데이터 취합부(22, 23) 중 하나에서 출력되는 각 선로 전환기(100)에 대한 상태 데이터를 수신 받아 모니터링 장치(30)로 출력한다.
데이터 취합 장치(20)는, 이미 설명한 것처럼, 제1 데이터 취합부(22)와 제2 데이터 취합부(23)를 갖는 이중계로 이루어져 있고, 제1 데이터 취합부(22)와 제2 데이터 취합부(23)는 동일한 동작을 수행하여, 해당 시점에 각 데이터 취합부(22, 23)에서 취합되는 각 선로 전환기(100)에 대한 상태 데이터 역시 동일하다.
즉, 제1 데이터 취합부(22)와 제2 데이터 취합부(23) 중 하나에서 출력되는 데이터를 모니터링 장치(30)로 출력하다가 제1 데이터 취합부(22)와 제2 데이터 취합부(23) 중 하나의 동작이 비정상 태일 경우, 나머지 다른 하나의 데이터 취합부(21 또는 22)에서 출력되는 데이터를 모니터링 장치(30)로 출력한다.
따라서, 제1 데이터 취합부(22)와 제2 데이터 취합부(23) 중 하나는 다른 데이터 취합부(22)가 비정상적으로 동작할 때는 대비한 비상용 데이터 취합부이다.
본 예에서, 비상 상태가 아닌 일반 상태일 때 사용되는 데이터 취합부[예, 제1 데이터 취합부(22)]는 동작계라 하고, 비상 상태일 때 사용되는 데이터 취합부[예, 제2 데이터 취합부(23)]는 항시 대기계라 하며, 이로 인해, 데이터 취합 장치(20)는 동작계와 항시 대기계로 이루어진 이중계를 구성한다.
제1 및 제2 데이터 취합부(22, 23)는 각각 취합한 상태 데이터를 서로 비교하여 정확하게 상태 데이터의 취합 동작이 이루어졌는지 확인할 수 있다.
또한, 동작계와 항시 대기계의 고장 상태를 검증하기 위하여 데이터 취합 제어부(221, 231) 간의 통신 및 펄스 송수신을 이용해 고장여부를 판단하며 고장 발생시 자동으로 제1 또는 제2 데이터 취합부(22, 23)로의 동작 절환이 이루어진다.
하지만, 대안적인 예에서, 두 개의 데이터 취합부(22, 23) 중 하나는 생략될 수 있다.
모니터링 장치(30)는 데이터 취합 장치(20)로부터 전송된 각 선로 전환기(100)에 대한 상태 데이터를 이용하여, 각 선로 전환기(100)의 점검 필요 여부, 장애 발생 여부 및 노후화 정도를 예측하는 동작을 실시한다.
이러한 모니터링 장치(30)는 데이터 취합 장치(20)의 통신부(25)와 연결된 통신부(31), 통신부(31)와 연결된 제어부(32), 제어부(32)와 연결된 데이터 출력부(33)를 구비한다.
통신부(31)는 데이터 취합 장치(20)의 통신부(25)를 통해 전달되는 각 선로 전환기(100)에 대한 상태 데이터를 수신하여 제어부(32)로 전달하는 장치로서, 완(WAN)과 같은 원거리 통신망으로 이루어질 수 있다. 데이터 취합 장치(20)의 통신부(25)와 모니터링 장치(30)의 통신부(31) 간은 유선 또는 무선 통신이 이루어진다.
제어부(32)는 통신부(31)를 통해 데이터 취합 장치(20)로부터 전달되는 각 선로 전환기(100)에 대한 상태 데이터를 각 선로 전환기(100) 별로 상태 데이터 수집 시간 순으로 저장하고 있는 데이터 베이스(321), 데이터 베이스(321)에 연결되어 있고 각 선로 전환기(100)의 점검 여부와 장애 발생 여부를 판정하는 장애 및 점검 판정부(323), 그리고 데이터 베이스(321)에 연결되어 있고 정해진 주기마다 각 선로 전환기(100)의 노후화 정도를 예측하는 노후화 예측부(323)를 구비하고 있다.
제어부(32)의 동작에 의해 통신부(31)를 통해 데이터 취합 장치(20)로부터 전달되는 각 선로 전환기(100)에 대한 상태 데이터는 데이터 베이스(321)에 저장된다.
따라서, 데이터베이스(321)에는 감지 장치(10)와 데이터 취합 장치(20)의 동작에 의해 각 선로 전환기(100)별로 상태 데이터 수집 주기마다 수집된 상태 데이터인 교류 전압, 교류 전류, 주변 온도, 제어 전압(AS), 표시 출력 전압(DO) 및 표시 입력 전압(DI)이 저장되어 있다.
데이터 베이스(321)는 선로 전환기의 장애 판단과 점검 판단을 위한 설비 기준값 범위가 저장되어 있다. 설비 기준값 범위는 선로 전환기의 특성에 따라 변경되며 설비 기준값에 허용 범위를 추가하여 정해진다.
또한, 데이터 베이스(321)는 분기 길이에 따른 분기기의 종류와 각 선로 전환기(100)의 설치 연월일이 저장되어 있다. 분기기의 분기 길이가 길수록 선로 전환기(100)의 모터 소비 전류가 증가한다.
이에 더하여, 데이터 베이스(321)에는 각 선로 전환기(100)의 장애 여부나 점검 여부를 판정하기 위해 필요한 데이터(예, 제1 및 제2 설정)과 노후 예측을 위해 필요한 데이터들(예, 평균 곡선을 보정하기 위한 보정값들)이 저장되어 있다.
장애 및 점검 판정부(322)는 각 선로 전환기(100)에 대한 전환 전류를 이용하여 각 선로 전환기(100)의 전환 동작이 정상적으로 행해지고 있는지 또는 전환 동작이 비정상적으로 행해져 점검이 필요한지의 여부를 판정하여, 데이터 출력부(33)를 통해 관리자에게 알려준다.
노후 예측부(323)은 각 선로 전환기(100)마다 각 상태 데이터 수집 시점에 판정된 전환 전류의 곡선과 이 수집 시점에 해당하는 기준 전환 전류 곡선을 이용하여, 각 상태 데이터 수집 시점에 대한 전환 전류 곡선과 기준 전환 전류 곡선 간의 오차의 평균값(즉, 오차 평균값)을 산출한다.
이로 인해, 각 선로 전환기(100)에서, 각 상태 데이터 수집 시점마다 하나의 오차 평균값이 산출되면, 설정된 기간 동안 산출된 복수의 오차 평균값과 노후 판정 데이터를 각각 비교하여 각 오차 평균값과 노후 판정 데이터의 차이를 산출하고, 산출된 차이의 값을 기초로 하여 각 선로 전환기(100)에 대한 노후화 정도를 판정한다.
이때, 노후화 예측부(323)는 또한 각 선로 전환기(100)의 전환 횟수와 설치 연월일을 이용하여 노후화 정도를 예측한다.
데이터 출력부(33)는 제어부(32)에서 출력되는 데이터를 표시하는 표시 장치로서, 선로 전환기(100)의 점검 시기, 장애 발생 여부 및 노후화 정도를 표시한다.
다음, 도 5a 내지 도 7h를 참고로 하여, 이러한 구조를 갖고 있는 선로 전환기의 모니터링 시스템의 동작을 설명한다.
먼저, 도 5a 및 도 5b를 참고로 하여, 선로 전환기의 모니터링 시스템의 모니터링 장치(30)에서 선로 전환기(100)에 장애가 발생했는지의 여부와 점검이 필요한지의 여부를 판정하는 동작을 설명한다.
먼저, 동작이 시작되면 제어부(32)는 통신부(31)를 통해 데이터 취합 장치(20)로부터 각 선로 전환기(100)에 대한 상태 데이터가 입력되는지를 판정한다.
데이터 취합 장치(20)로부터 상태 데이터가 입력되면, 제어부(32)는 이를 판독하여 데이터베이스(321)에 저장되어 있는 각 선로 전환기(100)에 대한 상태 데이터를 갱신하여 현재 시점(즉, 현재 상태 데이터 수집 시점)에서 입력된 상태 데이터(즉, 현재 수집된 상태 데이터)를 추가한다.
그런 다음, 장애 및 점검 판정부(322)를 동작시켜 현재 시점에서 선로 전환기(100)의 전환 동작이 발생한 선로 전환기(100), 즉 전환 전류를 생성한 선로 전환기(100)에 대한 장애 발생 판정 동작과 점검 필요 여부 판정 동작이 이루어지도록 한다.
도 5a 및 도 5b를 참고로 하여, 장애 및 점검 판정부(322)의 동작을 설명한다.
장애 및 점검 판정부(322)의 동작이 시작되면(S10), 장애 및 점검 판정부(322)는 데이터베이스(321)에서 현재 수집된 상태 데이터 중에서 교류 전류를 판독하여(S11), 전환 전류가 발생한 선로 전환기(100)를 판정한다(S12).
그런 다음, 장애 및 점검 판정부(322)는 현재 상태 데이터 수집 시점에서 전환 전류가 발생한 선로 전환기(100)가 존재하는지를 판정한다(S13). 즉, 장애 및 점검 판정부(322)는 복수의 선로 전환기(100) 중에서 현재 상태 데이터 수집 시점에 전환 동작이 이루어진 선로 전환기(100)가 존재하는지를 판정한다.
다음, 전환 전류가 발생한 선로 전환기(100)가 존재할 경우, 장애 및 점검 판정부(322)는 어떤 선로 전환기(100)에 전환 전류가 발생했는지를 판정한다(S14).
그런 다음, 전환 전류를 발생시킨 선로 전환기(이하, '동작된 선로 전환기'라 함)(100) 각각에 대해, 전환 전류와 표시 입력 전압(DI)을 이용하여 선로 전환기 전환 시간을 산출하고(S15), 또한, 데이터베이스(321)에 저장되어 있는 동작된 선로 전환기(100)에 대한 전환 횟수를 '1'증가시켜, 해당 선로 전환기(100)에 대한 전환 횟수를 갱신한다(S16). 이처럼, 선로 전환기(100)의 전환 횟수는 전환 전류의 발생 횟수를 기초해 계수된다.
이때, 선로 전환기 전환 시간은 전류 전류가 0A를 초과하고 표시 입력 전압(DI)이 0V를 유지하는 기간일 수 있다.
이처럼, 각 구동된 선로 전환기(100)에 대한 전환 시간이 산출되면, 장애 및 점검 판정부(322)는 산출된 각 구동된 선로 전환기(100)의 전환 시간과 제1 설정 시간을 비교하여(S17), 전환 불일치 장애가 발생한 구동된 선로 전환기(100)가 존재하는지를 판정한다(S18).
이때, 전환 불일치 장애는 선로 전환기(100)의 전환 동작을 위한 구동 신호, 즉, 제어 전압(AS)이 해당 선로 전환기(100)에 인가 됨에도 불구하고 정상적으로 선로 전환기(100)의 전환 동작이 이루어지지 않는 경우를 의미한다.
따라서, 제1 설정 시간은 선로 전환기(100)의 전환 동작이 이루어지지 않는 상태를 판정하기 위한 시간으로서, 철도 규정에 따라 정해진다.
구동된 선로 전환기(100) 중에서 전환 시간이 제1 설정 시간을 초과한 구동된 선로 전환기(100)가 존재할 경우, 장애 및 점검 판정부(322)는 해당 구동된 선로 전환기(100)의 전환 동작이 제1 설정 시간 동안 이루어지지 않는 전환 불일치 장애가 발생한 상태로 판정한다.
따라서, 장애 및 점검 판정부(322)는 데이터 출력부(35)로 해당 선로 전환기(100)에 전환 불일치 장애가 발생했음을 표시한다(S19).
이로 인해, 관리자는 데이터 출력부(35)를 통해 출력되는 장애 현시(顯示) 상태를 이용하여 어떤 선로 전환기(100)에서 전환 불일치 장애가 발생했는지를 신속하고 정확하게 확인하게 되고, 따라서 해당 선로 전환기(100)에 대한 필요한 조치를 신속하게 취하게 된다.
하지만, 구동된 선로 전환기(100) 중 전환 시간이 제1 설정 시간을 초과한 선로 전환기(100)가 존재하지 않을 경우, 또는 단계(S19)에서 데이터 출력부(35)로 전환 불일치 장애가 발생했음을 표시한 다음, 장애 및 점검 판정부(322)는 각 구동된 선로 전환기(100)의 전환 시간을 다시 제2 설정 시간과 비교하여(S110), 각 구동된 선로 전환기(100)의 점검 여부를 판정한다.
본 예에서, 제2 설정 시간은 구동된 선로 전환기(100)의 전환 동작은 이루어졌지만 선로 전환기(100)의 점검이 필요한지를 판정하기 위한 것으로서, 구동된 선로 전환기(100)의 전환 시간이 제2 설정 시간을 초과할 경우, 구동된 선로 전환기(100)의 상태는 점검이 필요한 상태가 된다.
따라서, 장애 및 점검 판정부(322)는 제2 설정 시간을 이용하여, 현재 수집시점에서 전환 동작이 이루어졌다고 판정되는 구동된 선로 전환기(100)의 전환 시간이 정상 전환 시간보다 늦은 상태인지를 판정한다.
이러한 제2 설정 시간은 선로 전환기(100)의 전환 시간이 정상 범위에 속할 때의 시간을 기준으로 정해지며, 선로 전환기(100)의 전환 불일치 장애 발생 판정을 위한 제1 설정 시간보다 짧다.
구동된 선로 전환기(100) 중에서 전환 시간이 제2 설정 시간을 초과하는 구동된 선로 전환기(100)가 존재할 경우(S111), 장애 및 점검 판정부(322)는 데이터 출력부(35)를 통해 해당 선로 전환기(100)의 상태가 점검을 필요로 하는 상태임을 표시한다(S112).
따라서, 관리자는 데이터 출력부(35)를 통해 출력되는 정보를 이용하여 해당 선로 전환기(100)에 대한 점검 동작을 실시하게 되며, 선로 전환기(100)의 점검 시기를 정확하고 편리하게 인식하게 된다.
다음, 구동된 선로 전환기(100) 중 전환 시간이 제2 설정 시간을 초과한 선로 전환기(100)가 존재하지 않을 경우, 또는 단계(S19)에서 데이터 출력부(35)로 전환 불일치 장애가 발생했음을 표시한 다음, 장애 및 점검 판정부(322)는 설비 기준값 범위와 각 구동된 선로 전환기(100)의 전환 전류와 비교하여(S113), 구동된 선로 전환기(100) 중에서 전환 전류의 값이 설비 기준값 범위를 벗어난 구동된 선로 전환기(100)가 존재하는지를 판단한다(S114).
구동된 선로 전환기(100) 중에서 전환 전류가 설비 기준값 범위를 벗어난 구동된 선로 전환기(100)가 존재할 경우, 장애 및 점검 판정부(322)는 해당 선로 전환기(100)의 상태를 점검 상태로 판정한다.
예를 들어, 해당 선로 전환기(100)는 분기기 사이의 이물질 끼임이나 분기기및 선로 전환기(100)의 정비 불량 등의 요인으로 부하가 증가하여 정상 시 전환력보다 높은 전환력이 필요하여 소비 전력이 증가해 측정된 해당 선로 전환기(100)의 전환 전류의 크기가 설비 기준값 범위를 초과하거나 분기기 또는 선로 전환기(100)의 이상 상태 발생으로 소비 전력이 감소하여 전환 전류의 크기가 설비 기준값 범위에 도달하지 못한 상태 등으로 판정한다.
따라서, 장애 및 점검 판정부(322)는 데이터 출력부(35)를 통해 해당 선로 전환기(100)의 상태가 점검을 필요로 하는 상태임을 표시하여(S115), 관리자가 해당 선로 전환기(100)의 비정상 상태임을 신속하고 정확하게 파악하도록 한다.
다음, 장애 및 점검 판정부(322)는 데이터베이스(321)에 저장되어 있는 상태데이터중에서, 구동된 선로 전환기에 각각 해당하는 표시 출력 전압(DO)과 표시 입력 전압(DI)를 판독하여 각 설정 전압범위와 비교한다(S116).
구동된 선로 전환기(100) 중에서 표시 출력 전압(DO)과 표시 입력 전압(DI) 중 적어도 하나나 해당 설정 전압 범위를 벗어난 구동된 선로 전환기(100)가 존재할 경우, 장애 및 점검 판정부(322)는 데이터 출력부(35)를 통해 해당 선로 전환기(100)의 상태가 점검을 필요로 하는 상태임을 표시한다(S118).
이때, 단계(S19, S112, S115, S118)에서, 해당 구동된 선로 전환기(100)의 비정상 상태를 데이터 출력부(33)로 출력할 때, 장애 및 점검 판정부(322)는 또한 별도의 통신부를 통해 관리자의 스마트폰(smart phone)과 같은 휴대 단말기로 해당 선로 전환기(100)의 비정상 상태를 전달할 수 있다.
이러한 장애 및 점검 판정부(322)의 동작에 의해, 데이터 취합 장치(20)로부터 각 선로 전환기(100)에 대한 상태 데이터가 전송될 때마다 구동된 선로 전환기(100)의 동작 상태를 정확하고 신속하게 판정하므로, 사고 발생 위험이 크게 줄어들고 관리자의 편리성이 향상된다.
다음, 도 6a 내지 도 7h를 참고로 하여 노후화 예측부(323)에서 행해지는 선로 전환기(100)의 노후화 판정 동작을 설명한다.
본 예에서, 선로 전환기의 노후화 판정 동작은 정해진 시간(예를 들어, 30일)마다 실시한다.
따라서, 제어부(32)는 노후화 판정 동작이 이루어지지 않는 시간을 계수하여 설정 시간이 경과했는지를 판정한다.
계수 시간이 설정 시간을 경과한 상태로 판정되면, 제어부(32)는 노후화 판정부(323)를 동작시켜 각 선로 전환기(100)의 노후화 정도를 판정하기 위한 동작을 실시한다. 하지만, 계수 시간이 설정 시간을 경과하지 않을 경우, 제어부(32)는 현재 계수 시간이 설정 시간을 경과했는지를 판정하게 된다.
다음, 도 6a 및 도 6b를 참고로 하여, 노후화 예측부(323)의 동작을 설명한다.
제어부(32)의 동작에 의해 노후화 판정부(323)의 동작이 시작되면, 노후화 판정부(323)는 데이터 베이스(321)에 저장되어 있는 기준 전환 전류 곡선(RG)과 데이터베이스(321)에서 상태 데이터 수집 시점마다 저장되어 있는 각 선로 전환기(100)에 대한 복수의 전환 전류 곡선을 읽어와 두 곡선을 각각 비교한다.
이를 위해, 노후화 예측부(323)는 먼저, 각 선로 전환기(100)의 각 상태 데이터 수집 시점에 해당하는 기준 전환 전류 곡선(RG)을 생성한다(S21).
기준 전환 전류 곡선(RG)은 표준 곡선(즉, 이상적인 전환 전류 곡선), 보정값 및 관리자 보정값을 이용하여 생성된다.
이때, 철도공사와 같은 기관에 의해 정해진 규정에 따라 설치된 선로 전환기, 즉, 기준 선로 전환기에 정해진 크기(예, 220V)의 교류 전압을 상온에서 인가할 때 발생하는 전환 전류의 곡선(즉, 전환 전류 곡선)을 동일한 조건에서 복수의 시험을 통해 복수 개 획득하고, 획득된 복수 개의 전환 전류 곡선에 대한 평균 곡선을 생성하여 표준 곡선으로 한다. 결국 표준 곡선은 기준 선로 전환기에서 얻어지는 전환 전류의 평균 곡선이며 이 표준 곡선은 이미 데이터베이스(321)에 저장되어 있다.
일반적으로 전환 전류는 분기기의 종류, 주변 온도, 인가되는 교류 전압의 크기 등에 따라 변한다.
이로 인해, 표준 곡선은 분기기의 종류, 선로 전환기(100)의 주변 온도, 그리고 선로 전환기(100)로 인가되는 교류 전압(AC)의 크기를 고려하여 보정해야 한다.
따라서, 표준 곡선을 생성할 때의 온도에 따른 온도 보정값, 분기기의 종류에 다른 분기기 종류 보정값, 그리고 선로 전환기(100)에 인가되는 교류 전압(AC)의 크기에 따른 교류 전압(AC) 보정값은 이미 각각 생성되어, 보정 테이블(table) 형태로 데이터 베이스(321)에 저장되어 있다.
또한, 선로 전환기(100)는 선로 전환기(100)의 특성, 예를 들어, 선로 전환기(100)의 설치 위치[예, 경사진 곳에 위치한 선로 전환기(100)와 평지에 설치된 선로 전환기(100)]나 설치 상태 등에 따라 선로 전환기(100)의 동작 상태가 변한다.
따라서, 선로 전환기(100)가 설치된 지리적인 조건이나 설치 방법과 설치 재료 등에 따른 물리적인 조건 등에 따른 보정값(즉, 관리자 보정값)이 이미 정해져 있고, 이 관리자 보정값 역시 각 선로 전환기(100)마다 이미 정해져 데이터 베이스(321)에 저장되어 있다.
따라서, 동작이 시작되면 노후화 판정부(323)는 먼저, 데이터베이스(321)에서 표준 곡선을 판독하고(S21), 데이터베이스(321)에 저장되어 있는 보정 테이블을 이용하여, 각 선로 전환기(100)에서, 각 상태 데이터 수집 시점에서의 보정값을 판정하여, 표준 곡선을 변경한다(S22).
이미 설명한 것처럼, 보정값은 노후화 판정이 행해지고 있는 선로 전환기(100)가 설치된 분기기의 종류, 전환 전류가 측정될 때의 주변 온도, 그리고 전환 전류를 위해 인가되는 교류 전압의 크기에 따라 달라진다.
그런 다음, 노후화 예측부(323)는 노후화 판정이 행해지는 각 선로 전환기(100)에 해당하는 관리자 보정값을 데이터베이스(321)로부터 읽어와 변경된 표준 곡선에 관리자 보정값을 적용하여 최종적으로 기준 전환 전류 곡선을 생성한다(S23). 이와 같이, 각 선로 전환기(100)에서, 각 상태 데이터 수집 시점에 대한 기준 전환 전류 곡선이 생성되면, 기준 전환 전류 곡선이 생성될 때의 상태 데이터 수집 시점과 동일한 시점에 수집된 전환 전류 곡선을 비교한다(S24).
도 7a 내지 도 7h에 도시한 것처럼, 각 선로 전환기(100)에 대한 상태 데이터 수집이 한 달에 2번, 각 해당 일에 6시간 단위로 행해질 때, 노후화 판정을 위한 주기 동안 어느 한 선로 전환기에 대한 기준 전환 전류 곡선(RG)은 총 6개가 생성되고, 각 상태 데이터 수집 시점일 때 생성되는 전환 전류 곡선(CG) 역시 총 6개가 된다.
따라서, 도 7a 내지 도 7h에 도시한 것처럼, 동일한 상태 데이터 수집 시점에 해당하는 전환 전류 곡선(CG)와 기준 전환 전류 곡선(RG)이 서로 비교된다.
그런 다음, 각 상태 데이터 수집 시점에서 기준 전환 전류 곡선(RG)과 전환 전류 곡선(CG)에 대한 오차를 측정하여 측정된 복수의 오차에 대한 하나의 평균값(즉, 오차 평균값)을 산출한다(S25).
이로 인해, 각 선로 전환기(100)의 복수의 상태 데이터 수집 시점마다 하나의 오차 평균값이 생성되므로, 노후화 판정 주기 동안 복수의 오차 평균값이 생성된다. 예를 들어, 도 7a 내지 도 7h의 경우 노후화 판정 주기 동안 총 6번의 상태 데이터 수집 시점이 존재하므로, 총 6개의 오차 평균값이 산출된다.
그런 다음, 각 선로 전환기(100)에 대해 산출된 복수의 오차 평균값 각각은 노후 판정 데이터를 비교하여(S26), 각 선로 전환기(100)에 대한 노후화 판정을 실시한다(S27).
예를 들어, 각 오차 평균값과 노후 판정 데이터의 차이를 산출하고, 각 선로 전환기(100)에서 모든 오차 평균값과 노후 판정 데이터 차이에 대한 평균값(차이 평균값)을 구한다.
그런 다음, 산출된 차이 평균값의 크기에 따라 노후화 정도를 정하여, 데이터 출력부(33)를 통해 각 선로 전환기(100)에 대한 노후화 정도를 표시한다(S28).
이때, 노후화 판정 데이터와의 차이가 증가할 수록 노후화 현상은 심한 것으로 판정될 수 있다.
다음, 노후화 판정부(323)는 데이터베이스(321)에 저장되어 있는 데이터를 이용하여 전환 횟수가 설정 횟수를 초과하는 선로 전환기(100)가 존재하는지를 판정한다(S29).
따라서, 전환 횟수가 설정 횟수를 초과하는 선로 전환기(100)가 존재할 경우, 초과하는 횟수에 따라 노후화 정도를 판정하여 해당 선로 전환기(100)에 대한 노후화 정도를 데이터 출력부(33)로 출력한다(S210).
그런 다음, 노후화 판정부(323)는 다시 데이터베이스(321)에 저장되어 있는 각 선로 전환기(100)에 대한 설치 연월일을 이용해 운영기간을 산출하여 선로 전환기(100)의 운영 기한이 설정 기간을 초과했는지를 판정한다(S211)
운영기간이 설정 기간을 초과하는 선로 전환기(100)가 존재할 경우, 초과하는 기간으로 노후화 정도를 판정하여 해당 선로 전환기(100)에 대한 노후화 정도를 데이터 출력부(33)로 출력한다(S212).
이와 같이, 선로 전환기의 전환 횟수, 운영 기간뿐만 아니라 전환 전류의 상태, 선로 전환기의 특성 및 주변 상황 등을 고려하여 각 선로 전환기에 대한 노후화 판정이 이루어지므로, 각 선로 전환기의 노후화 예측에 대한 정확도가 향상된다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (18)

  1. 복수의 선로 전환기 각각에 대한 제어 전압, 표시 출력 전압 및 표시 입력 전압을 수집 주기마다 감지하여 해당하는 데이터를 출력하는 제1 감지부,
    상기 복수의 선로 전환기 각각에 대한 교류 전압, 교류 전류 및 주변 온도를 상기 수집 주기마다 감지하여 해당하는 데이터를 출력하는 제2 감지부,
    상기 제1 감지부와 상기 제2 감지부에서 출력되는 데이터를 각 선로 전환기별로 취합하여 각 선로 전환기에 대한 상태 데이터를 수집하는 적어도 하나의 데이터 취합부, 그리고
    상기 적어도 하나의 데이터 취합부에서 출력되는 상태 데이터를 수신하여, 각 선로 전환기별로 상기 수집 주기마다 수집된 상기 상태 데이터를 저장하고, 상기 저장된 상기 상태 데이터를 이용하여 현재 상태 데이터 수집 시점에서 구동된 선로 전환기의 동작 상태를 판정하는 제어부
    를 포함하고,
    상기 상태 데이터는 각 선로 전환기에 대한 전환 전류와 표시 입력 전압을 포함하고,
    상기 제어부는 상기 전환 전류와 상기 표시 입력 전압을 이용하여 상기 구동된 선로 전환기의 전환 시간을 판정하고, 상기 전환 시간을 이용하여 상기 구동된 선로 전환기의 전환 불일치 장애와 선로 전환기에 대한 점검 여부를 판정하는
    선로 전환기의 모니터링 시스템.
  2. 제1항에서,
    상기 선로 전환기의 전환 시간은 상기 교류 전류의 0A를 초과하고 상기 표시 입력 전압이 0V를 유지하는 기간을 기초로 산출되는 선로 전환기의 모니터링 시스템.
  3. 제1항에서,
    상기 제어부는 상기 구동된 선로 전환기의 전환 시간이 제1 설정 시간을 초과할 때, 상기 구동된 선로 전환기의 상태를 전환 불일치 장애가 발생한 상태로 판정하고,
    구동된 선로 전환기의 상기 전환 시간이 상기 제1 설정 시간보다 짧은 제2 설정 시간을 초과할 때, 상기 구동된 선로 전환기의 상태를 점검이 필요한 상태로 판정하는
    선로 전환기의 모니터링 시스템.
  4. 제1항에서,
    상기 제어부는 상기 구동된 선로 전환기의 전환 전류를 설비 기준값 범위와 비교하여, 상기 구동된 선로 전환기의 전환 전류가 상기 설비 기준값 범위를 벗어날 경우, 상기 구동된 선로 전환기의 상태를 점검이 필요한 상태로 판정하는 선로 전환기의 모니터링 시스템.
  5. 제1항에서,
    상기 상태 데이터는 각 선로 전환기에 대한 표시 출력 전압과 표시 입력 전압을 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 구동된 선로 전환기의 상기 표시 출력 전압을 기준 전압 범위와 비교하고 상기 구동된 선로 전환기의 상기 표시 입력 전압을 기준 전압 범위와 비교하여 상기 표시 출력 전압과 상기 표시 입력 전압 중 적어도 하나가 상기 기준 전압 범위를 초과하면, 상기 구동된 선로 전환기의 상태를 점검이 필요한 상태로 판정하는
    선로 전환기의 모니터링 시스템.
  6. 제1항에서,
    상기 제어부는,
    선로 전환기의 상태 데이터 수집 시점에서의 기준 전환 전류 곡선을 생성하여, 상기 상태 데이터 수집 시점에 수집된 전환 전류 곡선을 상기 기준 전환 전류 곡선과 비교하고,
    상기 전환 전류 곡선과 상기 기준 전환 전류 곡선의 오차의 평균값을 산출하고, 상기 오차의 평균값과 노후화 판정 데이터를 비교하여 상기 오차의 평균값과 상기 노후화 판정 데이터의 차이를 생성하고,
    상기 차이를 기초해 상기 선로 전환기에 대한 노후화 정도를 예측하는
    선로 전환기의 모니터링 시스템.
  7. 제5항에서,
    상기 상태 데이터는 각 선로 전환기의 교류 전압과 주변 온도를 더 포함하고,
    상기 선로 전환기의 모니터링 시스템은 기준 선로 전환기에서 얻어지는 전환 전류의 평균 곡선인 표준 곡선을 저장하고 있는 데이터베이스를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 데이터베이스에 저장되어 있는 상기 표준 곡선을 읽어와 읽어온 상기 표준 곡선을 분기기의 종류, 상기 선로 전환기에 인가되는 교류 전압의 크기 및 상기 선로 전환기의 주변 온도에 따라 정해진 보정값과 상기 선로 전환기에 대한 관리자 보정값을 이용해 변경하여 상기 기준 전환 전류 곡선을 생성하는
    선로 전환기의 모니터링 시스템.
  8. 제1항에서,
    상기 적어도 하나의 데이터 취합부는 상기 제1 감지부와 제2 감지부에 연결되어 있는 제1 데이터 취합부 그리고 상기 제1 감지부와 제2 감지부에 연결되어 있는 제2 데이터 취합부를 포함하고,
    상기 제1 데이터 취합부와 상기 제2 데이터 취합부에 취합한 각 선로 전환기에 대한 상태 데이터는 서로 동일한 선로 전환기의 모니터링 시스템.
  9. 현재 상태 데이터 수집 시점에서 수집된 상태 데이터 중에서 복수의 선로 전환기에 대한 교류 전류를 판독하여, 전환 전류가 발생한 구동된 선로 전환기를 판정하는 단계,
    상기 수집된 상태 중에서 표시 입력 전압과 상기 교류 전류를 이용하여 상기 구동된 선로 전환기의 전환 시간을 판정하는 단계,
    판정된 상기 전환 시간이 제1 설정시간을 초과하는 구동된 선로 전환기가 존재하는지를 판정하는 단계,
    상기 전환 시간이 상기 제1 설정시간을 초과하는 구동된 선로 전환기가 존재할 때, 상기 구동된 선로 전환기의 상태를 전환 불일치 장애가 발생한 상태로 판정하는 단계,
    상기 전환 시간을 상기 제1 설정 시간보다 짧은 제2 설정 시간과 비교하여, 상기 제2 설정 시간을 초과하는 구동된 선로 전환기가 존재하는지를 판정하는 단계, 그리고
    상기 전환 시간이 상기 제2 설정시간을 초과하는 구동된 선로 전환기가 존재할 때, 상기 구동된 선로 전환기의 상태를 점검이 필요한 상태로 판정하는 단계
    를 포함하는 선로 전환기의 모니터링 방법.
  10. 제9항에서,
    상기 선로 전환기의 전환 시간은 상기 교류 전류의 0A를 초과하고 상기 표시 입력 전압이 0V를 유지하는 기간을 기초로 산출되는 선로 전환기의 모니터링 방법.
  11. 제9항에서,
    상기 구동된 선로 전환기의 전환 전류를 설비 기준값 범위와 비교하는 단계,
    상기 구동된 선로 전환기의 전환 전류가 상기 설비 기준값 범위를 벗어났는지를 판정하는 단계, 그리고
    상기 구동된 선로 전환기의 전환 전류가 상기 설비 기준값 범위를 벗어나면, 상기 구동된 선로 전환기의 상태를 점검이 필요한 상태로 판정하는 단계
    를 더 포함하는 선로 전환기의 모니터링 방법.
  12. 제9항에서,
    상기 구동된 선로 전환기의 표시 출력 전압과 표시 입력 전압을 판독하는 단계,
    상기 표시 출력 전압을 기준 전압 범위와 비교하고 상기 구동된 선로 전환기의 상기 표시 입력 전압을 기준 전압 범위와 비교하는 단계, 그리고
    상기 표시 출력 전압과 상기 표시 입력 전압 중 적어도 하나가 상기 기준 전압 범위를 초과하면, 상기 구동된 선로 전환기의 상태를 점검이 필요한 상태로 판정하는 단계
    를 더 포함하는 선로 전환기의 모니터링 방법.
  13. 제9항에서,
    선로 전환기의 상태 데이터 수집 시점에서의 기준 전환 전류 곡선을 생성하는 단계,
    상기 상태 데이터 수집 시점에 수집된 전환 전류 곡선과 상기 기준 전환 전류 곡선과 비교하는 단계,
    상기 전환 전류 곡선과 상기 기준 전환 전류 곡선의 오차의 평균값을 산출하는 단계,
    상기 오차의 평균값과 노후화 판정 데이터를 비교하여 상기 오차의 평균값과 상기 노후화 판정 데이터의 차이를 생성하는 단계, 그리고
    상기 차이를 기초해 상기 선로 전환기에 대한 노후화 정도를 예측하는 단계
    를 더 포함하는 선로 전환기의 모니터링 방법.
  14. 제13항에서,
    상기 기준 전환 전류 곡선 생성 단계는,
    데이터베이스에서 표준 곡선을 읽어오는 단계,
    분기기의 종류, 교류 전압 및 주변 온도에 해당하는 보정값을 데이터베이스에서 읽어와 상기 보정값을 이용해 상기 표준 곡선을 변경하는 단계, 그리고
    상기 선로 전환기에 정해진 관리자 보정값을 상기 데이터베이스에서 읽어와 상기 변경된 표준 곡선을 변경하여 상기 기준 전환 전류 곡선을 생성하는 단계
    를 포함하는 선로 전환기의 모니터링 방법.
  15. 제9항에서,
    상기 선로 전환기의 전환 횟수를 설정 횟수와 비교하는 단계, 그리고
    기 선로 전환기의 전환 횟수가 상기 설정 횟수를 초과할 경우, 상기 선로 전환기의 노후화 정도를 데이터 출력부로 출력하는 단계
    를 더 포함하는 선로 전환기의 모니터링 방법.
  16. 제15항에서,
    상기 선로 전환기의 전환 횟수는 전환 전류가 발생되는 횟수를 기초하여 간출되는 선로 전환기의 모니터링 방법.
  17. 제9항에서,
    상기 선로 전환기의 운영 기한과 설정 기간을 초과하는 단계, 그리고
    상기 선로 전환기의 운영 기한이 상기 설정 기간을 초과할 경우, 상기 선로 전환기의 노후화 정도를 데이터 출력부로 출력하는 단계
    를 더 포함하는 선로 전환기의 모니터링 방법.
  18. 제17항에서,
    상기 선로 전환기의 운영 기한은 상기 선로 전환기의 설치 연원일을 이용하여 산출되는 선로 전환기의 모니터링 방법.
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