KR101648340B1 - 철도차량의 위치를 검지하는 장치 및 그에 따른 방법 - Google Patents

철도차량의 위치를 검지하는 장치 및 그에 따른 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일실시 예에 따른 철도차량의 위치를 검지하는 장치는 복수 개의 레일을 순차적으로 연결하는 레일체결부와 레일로 이동하는 철도차량에 배치되어 철도차량이 레일을 이동하는 동안 검출되는 레일체결부에 대한 성분을 다각형상의 신호로 생성하고, 생성된 다각형상의 신호를 누적수를 분석하여 철도차량의 위치를 측정하는 위치검출부를 포함한다.

Description

철도차량의 위치를 검지하는 장치 및 그에 따른 방법{Device for detecting the position of the railway vehicle and hence the method}
본 발명은 철도차량의 위치를 검지하는 장치 및 그에 따른 방법에 관한 것으로, 주행 중 차량의 위치를 기후 및 환경조건에 영향없이 연속적으로 정밀하게 측정할 수 있는 철도차량의 위치를 검지하는 장치 및 그에 따른 방법에 관한 것이다.
일반적으로 궤도회로의 경우 지상에 유도루프를 또는 레일의 일정구간을 전기회로처럼 폐회로를 구성하여 차량이 이 영역에 있음을 지상장치를 이용하였다.
이때 검출하는 방식으로 위치정밀도를 높이기 위해서는 궤도루프의 길이를 감소시켜야 하는데 설치 및 유지보수비용이 증가하는 문제가 있어 정밀도를 높이는데 한계가 있었다.
또한 철로에 거리보정용 트랜스폰더(발리스)를 일정위치에 설치하여 타코미터(속도거리계)의 사용시 차륜의 미끄럼 등에서 발생하는 위치/거리오차를 보정하기 위해 사용하였다. 이 경우 위치검지 정밀도를 높이기 위해 더 많은 트랜스폰더의 설치를 필요로 하고 이를 설치 및 유지보수 하기 위해 많은 비용이 요구되는 문제점이 있었다.
이를 극복하기 위해 선행기술문헌인 등록특허공보(제10-1284897호)에서는 레이저 빔을 이용하여 패턴을 스캔하여 차량의 위치를 감지하였으나 눈, 비 또는 오염물 등에 의한 영향으로 차량의 위치를 감지하는데 많은 오차가 발생하는 문제점이 있었다.
KR 101284897 B1
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 주행 중 차량의 위치를 기후 및 환경조건에 영향없이 연속적으로 정밀하게 측정할 수 있을 뿐만 아니라 추가적인 인프라 설치 및 유지보수 없이 차량의 위치를 정확하게 검지할 수 있는 철도차량의 위치를 검지하는 장치 및 그에 따른 방법을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
본 발명의 일실시 예에 따른 철도차량의 위치를 검지하는 장치는 복수 개의 레일을 순차적으로 연결하는 레일체결부와 레일로 이동하는 철도차량에 배치되어 철도차량이 레일을 이동하는 동안 검출되는 레일체결부에 대한 성분을 다각형상의 신호로 생성하고, 생성된 다각형상의 신호를 누적수를 분석하여 철도차량의 위치를 측정하는 위치검출부를 포함한다.
또한, 철도차량은 레일체결부의 성분을 검출하는 근접검지센싱부, 레일에 형성되는 침목의 고유번호를 센싱하는 침목센싱부, 철도차량의 바퀴의 회전수를 측정하여 철도차량의 속도를 측정하는 타코메타신호검출부 및 레일에 일정한 간격으로 고정적으로 배치되는 발리스를 센싱하는 발리스신호검출부를 포함할 수 있다.
또한, 위치검출부는 근접검지센싱부로부터 레일체결부의 성분이 검출될 때마다 검출신호를 제공받아 다각형상의 신호로 생성하는 파형생성부, 파형생성부로부터 공급되는 다각형상의 신호를 누적하는 파형누적부 및 파형누적부로부터 누적된 다각형상의 신호에 대한 누적신호, 침목센싱부로부터 침목의 고유번호에 대한 고유신호, 타코메타신호검출부로부터 철도차량의 속도에 대한 속도신호, 발리스신호검출부로부터 발리스의 고정위치에 대한 고정신호 중 하나 이상의 신호를 공급받아 분석하여 철도차량의 위치를 측정하는 위치계산부를 포함할 수 있다.
또한, 근접검지센싱부는 레일체결부의 성분을 검출하되, 금속성재료를 포함하는 레일체결부에서 금속성분을 검출하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 위치계산부는 고정신호가 공급되면 발리스에서 가장 가까운 곳에 위치하는 침목의 고유번호로 정정하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 위치계산부는 누적신호, 고유신호, 속도신호를 조합하여 침목과 이웃하는 침목 사이에 주행하는 철도차량의 위치를 측정하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 위치계산부는 누적신호와 속도신호를 결합하여 다각형상의 신호의 누락이나 침목들 사이의 예기치 않은 검출신호를 걸러내는 것을 포함할 수 있다.
또한, 위치계산부는 고정신호가 공급되면 레일에서 고정적인 위치에 대한 정보를 인식하여 철도차량의 위치를 초기화한 후 주행 중인 철도차량의 위치를 측정하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 철도차량의 위치를 검지하는 방법은 레일에 배치되는 침목의 초기위치를 설정하는 단계, 레일에 배치되는 레일체결부의 금속성분을 검지하는 단계, 검지되는 금속성분을 신호처리하여 다각형상의 신호로 생성하고, 생성되는 다각형상의 신호를 누적하는 단계 및 누적된 다각형상의 신호에 대한 누적신호, 침목의 고유번호에 대한 고유신호, 철도차량의 속도에 대한 속도신호, 레일에 배치되는 발리스의 고정위치에 대한 고정신호 중 하나 이상의 신호를 공급받아 분석하여 철도차량의 위치를 측정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 철도차량의 위치를 검지하는 장치 및 그에 따른 방법은 주행 중 차량의 위치를 기후 및 환경조건에 영향없이 연속적으로 정밀하게 측정할 수 있기 때문에 차량운행안정도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 철도차량의 위치를 검지하는 장치 및 그에 따른 방법은 추가적인 인프라 설치 및 유지보수 없이 차량의 위치를 기후 및 환경조건에 영향없이 정확하게 감지할 수 있어 보수관리하는 비용이 저렴할 수 있을 뿐만 아니라 철도운영효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 철도차량의 위치를 검지하는 장치의 간략도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 철도차량의 블록도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 철도차량의 위치를 검지하는 장치의 동작도.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 철도차량의 위치를 검지하는 방법의 순서도.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 철도차량의 위치를 검지하는 장치의 간략도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 철도차량의 블록도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 철도차량의 위치를 검지하는 장치의 동작도이고, 도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 철도차량의 위치를 검지하는 방법의 순서도이다.
도 1 내지 도 3을 살펴보면, 본 발명의 일실시 예에 따른 철도차량의 위치를 검지하는 장치는 레일체결부(130)과 위치검출부(211)를 포함하여 구성된다.
레일체결부(130)은 복수 개의 레일(110)을 순차적으로 연결한다. 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 이러한 레일체결부(130)인 침목의 고정쇠는 돌출된 금속성재료를 포함할 수 있고, 레일(110)에 일정한 간격으로 설치될 수 있다. 이와 같이, 금속성재료를 포함하는 레일체결부(130)은 눈, 비, 흙, 등 오염물이 덮여 있는 경우에도 금속성분이 있기 때문에 비접촉으로 검출이 가능할 수 있으며, 영구적으로 활용할 수 있다.
위치검출부(211)는 레일(110)로 이동하는 철도차량(210)에 배치되어 철도차량(210)이 레일(110)을 이동하는 동안 검출되는 레일체결부(130)에 대한 성분을 다각형상의 신호로 생성하고, 생성된 다각형상의 신호를 누적수를 분석하여 철도차량(210)의 위치를 측정한다.
이때 철도차량(210)은 위치검출부(211) 뿐만 아니라 근접검지센싱부(213), 침목센싱부(215), 타코메타신호검출부(217) 및 발리스신호검출부(219)를 포함하여 구성할 수 있다.
근접검지센싱부(213)는 레일체결부(130)의 성분을 검출할 수 있다. 이때 근접검지센싱부(213)는 레일체결부(130)의 성분을 검출하되, 금속성재료를 포함하는 레일체결부(130)에서 금속성분을 검출할 수 있다. 이때 근접검지센싱부(213)는 철도차량(210)의 하부에 배치되어 레일체결부(130)의 간격을 줄일 수 있기 때문에 레일체결부(130)로부터 금속성분을 더욱 정확하게 검출할 수 있다.
침목센싱부(215)는 레일(110)에 형성되는 침목의 고유번호를 센싱할 수 있다. 이러한 침목센싱부(215)는 철도차량(210)의 하부에 배치되어 주행 중에 침목의 고유번호를 용이하게 센싱하여 인식할 수 있다. 이에 따라, 레일(110)에서 주행 중인 철도차량(210)의 위치를 정확하게 확인할 수 있다.
타코메타신호검출부(217)는 철도차량(210)의 바퀴의 회전수를 측정하여 철도차량(210)의 속도를 측정할 수 있다. 이러한 타코메타신호검출부(217)는 레일(110)에서 주행 중인 철도차량(210)의 바퀴의 회전수로 측정함으로써, 침목과 이웃하는 침목 사이에 주행 중인 철도차량(210)의 위치를 용이하게 측정할 수 있다.
발리스신호검출부(219)는 레일(110)에 일정한 간격으로 고정적으로 배치되는 발리스(150)를 센싱할 수 있다. 이때 발리스(150)는 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 정거장과 같이 일정한 위치에 고정적으로 배치될 수 있다. 이와 같이 배치되는 발리스(150)는 발리스신호검출부(219)에 의해 센싱될 수 있다.
이에 따라, 발리스(150)를 기준으로 철도차량(210)의 위치를 초기화 할 수 있도록 레일(110)에 설치된 발리스(150) 등의 고유번호와 위치를 위치초기화 정보로 활용할 수 있다. 즉, 발리스(150)는 레일(110)에서 고정적인 위치에 대한 정보를 포함할 수 있기 때문에 철도차량(210)의 위치를 초기화하여 주행 중인 철도차량(210)의 위치를 정밀하게 측정할 수 있다.
또한, 위치검출부(211)는 파형생성부(211a), 파형누적부(211b) 및 위치계산부(211c)를 포함할 수 있다.
파형생성부(211a)는 근접검지센싱부(213)로부터 레일체결부(130)의 성분이 검출될 때마다 검출신호를 제공받아 다각형상의 신호로 생성할 수 있다. 이러한 파형생성부(211a)는 검출신호를 제공받아 신호처리하여 다각형상의 신호로 생성할 수 있다. 여기서 파형생성부(211a)는 다각형상의 신호를 구형파형으로 생성하는 것이 바람직할 것이다.
파형누적부(211b)는 파형생성부(211a)로부터 공급되는 다각형상의 신호를 누적할 수 있다. 이러한 파형누적부(211b)는 다각형상의 신호를 공급받아 누적하여 계산할 수 있다.
위치계산부(211c)는 파형누적부(211b)로부터 누적된 다각형상의 신호에 대한 누적신호, 침목센싱부(215)로부터 침목의 고유번호에 대한 고유신호, 타코메타신호검출부(217)로부터 철도차량(210)의 속도에 대한 속도신호, 발리스신호검출부(219)로부터 발리스(150)의 고정위치에 대한 고정신호 중 하나 이상의 신호를 공급받아 분석하여 철도차량(210)의 위치를 측정할 수 있다. 이러한 위치계산부(211c)는 누적신호, 고유신호, 속도신호, 고정신호 중 하나를 이용하여 철도차량(210)의 위치를 측정할 수 있고, 누적신호, 고유신호, 속도신호, 고정신호 중 두 개의 신호를 조합하여 철도차량(210)의 위치를 측정할 수 있고, 누적신호, 고유신호, 속도신호, 고정신호 중 세 개의 신호를 조합하여 철도차량(210)의 위치를 측정할 수 있고, 누적신호, 고유신호, 속도신호, 고정신호 모두를 조합하여 철도차량(210)의 위치를 측정할 수 있다.
이에 따라, 고유신호 또는 고정신호를 통해 침목의 고유번호인 일련번호가 정해지면 철도차량(210)의 해당위치를 확인할 수 있다.
또한, 침목들 사이에서의 위치는 타코메타의 정보가 포함된 속도신호에 의해 가장 늦게 검출된 침목의 위치에서 이동거리를 산정할 수 있을 뿐만 아니라 누적신호와 속도신호를 결합하면 다각형상의 신호의 누락이나 침목사이의 예기치 않은 검출신호를 걸러낼 수 있다.
또한, 철도차량(210)의 주행속도가 포함된 속도신호와 침목의 설치 간격정보가 포함된 고유신호를 통해 오신호의 검출과 검출신호의 누락 등을 예측할 수 있을 뿐만 아니라 신호의 오류를 수정할 수 있다.
게다가 위치계산부(211c)는 고정신호가 공급되면 발리스(150)에서 가장 가까운 곳에 위치하는 침목의 고유번호로 정정할 수 있다. 즉, 위치계산부(211c)는 고정신호가 공급되면 레일(110)에서 고정적인 위치에 대한 정보를 인식할 수 있기 때문에 철도차량(210)의 위치를 초기화한 후 주행 중인 철도차량(210)의 위치를 정밀하게 측정할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 철도차량의 위치를 검지하는 방법은 다음과 같다.
레일(110)에 배치되는 침목의 초기위치를 설정하는 단계(S110)이다. 여기서 철도차량(210)에는 침목과 철도차량(210)의 바퀴의 속도계측용 타코메타가 설치될 수 있고, 레일(110)에는 레일(110)의 고정위치를 알 수 있는 발리스(150)가 설치될 수 있다. 이때 철도의 침목의 위치는 변동되지 않는다. 즉, 철도차량(210)은 침목의 고유번호에 대한 고유신호, 철도차량(210)의 속도에 대한 속도신호, 발리스(150)의 고정위치에 대한 고정신호를 공급받아 분석할 수 있다.
이에 따라, 철도차량(210)에서 주행 중 침목의 고유번호를 인식하여 차량의 위치를 확인할 수 있고, 침목들 사이의 위치는 차량 속도측정용 타코메타를 포함한 속도신호를 활용하여 정밀하게 측정할 수 있다.
또한, 정거장과 같은 일정위치에서 철도차량(210)의 위치를 초기화 할 수 있도록 레일(110)에 설치된 발리스(150) 등의 고유번호와 고정위치를 이용하여 철도차량(210)의 위치를 초기화 정보로 활용할 수 있다.
이때, 본 발명의 실시 예에 따른 철도차량(210)은 종래의 철도차량(210) 또는 레일(110)에서 구축된 시설물을 최대한 이용할 수 있다. 따라서, 추가적인 인프라설치를 가능한 줄일 수 있다.
레일(110)에 배치되는 레일체결부(130)의 금속성분을 검지하는 단계(S130)이다. 즉, 주행 중인 철도차량(210)은 레일체결부(130)인 레일(110)침목의 고정쇠의 금속성분을 비접촉으로 검출함으로써, 눈, 비, 흙, 등 오염물이 레일(110)에 덮여 있더라도 용이하게 검출할 수 있다.
검지되는 금속성분을 신호처리하여 다각형상의 신호로 생성하고, 생성되는 다각형상의 신호를 누적하는 단계(S150)이다. 즉, 철도차량(210)은 레일체결부(130)을 지나면서 금속성분을 검지하여 다각형상의 신호로 형성한다. 이때 다각형상의 신호는 구형파형일 수 있다. 이러한 구형파의 누적 수를 적용함으로써, 철도차량(210)의 위치를 정밀하게 측정할 수 있다.
누적된 다각형상의 신호에 대한 누적신호, 침목의 고유번호에 대한 고유신호, 철도차량(210)의 속도에 대한 속도신호, 발리스(150)의 고정위치에 대한 고정신호 중 하나 이상의 신호를 공급받아 분석하여 철도차량(210)의 위치를 측정하는 단계(S170)이다.
이에 따라, 고유신호 또는 고정신호를 통해 침목의 고유번호인 일련번호가 정해지면 철도차량(210)의 해당위치를 확인할 수 있고, 침목들 사이에서의 위치는 타코메타의 정보가 포함된 속도신호에 의해 최근에 검출된 침목의 위치에서 이동거리를 산정할 수 있을 뿐만 아니라 누적신호와 속도신호를 결합하면 다각형상의 신호의 누락이나 침목사이의 예기치 않은 검출신호를 걸러낼 수 있다.
또한, 철도차량(210)의 주행속도가 포함된 속도신호와 침목의 설치 간격정보가 포함된 고유신호를 통해 오신호의 검출과 검출신호의 누락 등을 예측할 수 있을 뿐만 아니라 신호의 오류를 수정할 수 있다.
게다가 고정신호가 공급되면 발리스(150)에서 가장 가까운 곳에 위치하는 침목의 고유번호로 정정할 수 있다. 즉, 고정신호가 공급되면 레일(110)에서 고정적인 위치에 대한 정보를 인식할 수 있기 때문에 철도차량(210)의 위치를 초기화한 후 주행 중인 철도차량(210)의 위치를 정밀하게 측정할 수 있다.
지금까지 설명한 본 발명의 실시 예에 따른 철도차량의 위치를 검지하는 장치 및 방법은 주행 중 철도 차량의 위치를 기후 및 환경조건에 영향 없이 연속적으로 정밀하게 측정할 수 있을 뿐만 아니라 추가적인 인프라설치 및 유지보수 없이 철도차량의 위치를 용이하게 검지할 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110: 레일 130: 레일체결부
150: 발리스 210: 철도차량
211: 위치검출부 211a: 파형생성부
211b: 파형누적부 211c: 위치계산부
213: 근접검지센싱부 215: 침목센싱부
217: 타코메타신호검출부 219: 발리스신호검출부

Claims (9)

  1. 복수 개의 레일을 침목과 순차적으로 연결하기 위한 고정쇠인 레일체결부;
    상기 레일에 일정한 간격으로 고정적으로 배치되는 발리스를 센싱하여 발리스의 고정 위치에 대한 고정신호를 검출하는 발리스신호검출부;
    상기 레일로 이동하는 철도차량에 배치되어 상기 철도차량이 상기 레일을 이동하는 동안 검출되는 상기 레일체결부에 대한 성분을 다각형상의 신호로 생성하고, 생성된 상기 다각형상의 신호를 누적수를 분석하여 철도차량의 위치를 측정하는 위치검출부;
    상기 철도차량에 설치되며, 상기 레일체결부의 성분을 검출하는 근접검지센싱부;
    상기 철도차량에 설치되고, 상기 철도차량의 바퀴의 회전수를 측정하여 상기 철도차량의 속도를 측정하는 타코메타신호검출부를 포함하되,
    상기 위치검출부는
    상기 근접검지센싱부로부터 상기 레일체결부의 성분이 검출될 때마다 검출신호를 제공받아 상기 다각형상의 신호로 생성하는 파형생성부;
    상기 파형생성부로부터 공급되는 상기 다각형상의 신호를 누적하는 파형누적부; 및
    상기 파형누적부로부터 누적된 상기 다각형상의 신호에 대한 누적신호, 상기 타코메타신호검출부로부터 상기 철도차량의 속도에 대한 속도신호, 상기 발리스신호검출부로부터 상기 발리스의 고정위치에 대한 고정신호 중 하나 이상의 신호를 공급받아 분석하여 상기 철도차량의 위치를 측정하는 위치계산부를 더 포함하며,
    상기 위치검출부는, 상기 고정신호가 공급되면 상기 레일에서 발리스의 고정적인 위치에 대한 정보를 인식하고, 인식된 발리스를 기준으로 주행중인 상기 철도차량의 현재 위치를 초기화한 후 상기 철도차량의 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는, 철도차량의 위치를 검지하는 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 근접검지센싱부는 상기 레일체결부의 성분을 검출하되, 금속성재료를 포함하는 상기 레일체결부에서 금속성분을 검출하는 철도차량의 위치를 검지하는 장치.
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 위치계산부는 상기 누적신호, 상기 속도신호를 조합하여 상기 침목과 이웃하는 침목 사이에 주행하는 상기 철도차량의 위치를 측정하는, 철도차량의 위치를 검지하는 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 위치계산부는 상기 누적신호와 상기 속도신호를 결합하여 상기 다각형상의 신호의 누락이나 상기 침목과 이웃하는 침목 사이의 예기치 않은 상기 검출신호를 걸러내는 철도차량의 위치를 검지하는 장치.
  8. 삭제
  9. 철도차량의 위치를 검지하는 방법에 있어서,
    레일에 배치되는 침목의 초기위치를 설정하는 단계;
    복수 개의 레일을 침목과 순차적으로 연결하기 위한 고정쇠인 레일체결부의 금속성분을 상기 철도차량에 설치된 근접검지센싱부를 통하여 검지하는 단계;
    상기 검지되는 상기 금속성분을 신호처리하여 다각형상의 신호로 생성하고, 생성되는 상기 다각형상의 신호를 누적하는 단계;
    상기 철도차량에 설치되는 타코메타신호검출부를 구비하여 상기 철도차량의 바퀴의 회전수를 측정하여 상기 철도차량의 속도를 측정하는 단계; 및
    상기 누적된 상기 다각형상의 신호에 대한 누적신호, 상기 측정된 상기 철도차량의 속도에 대한 속도신호, 상기 레일에 배치되는 발리스의 고정위치에 대하여 검출된 고정신호 중 하나 이상의 신호를 공급받아 분석하여 상기 철도차량의 위치를 측정하는 단계를 포함하되,
    상기 고정신호가 공급되면 상기 레일에서 발리스의 고정적인 위치에 대한 정보를 인식하고, 인식된 발리스를 기준으로 주행중인 상기 철도차량의 현재 위치를 초기화한 후 상기 철도차량의 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는, 철도차량의 위치를 검지하는 방법.
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