KR101732541B1 - 자기부상열차 궤도의 선형관리 요소의 계측 분석 시스템 및 방법 - Google Patents

자기부상열차 궤도의 선형관리 요소의 계측 분석 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은 영업 운행 열차로부터 궤도의 선형관리 요소를 위한 데이터를 직접 추출하고 분석하여, 궤도의 선형관리를 효율적으로 구현하는 자기부상열차 궤도의 선형관리용 계측 분석 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 자기부상열차 궤도의 선형관리 요소의 계측 분석 방법은, 자기부상열차로부터 차량제어신호 데이터 및 위치정보를 입력하는 제1단계, 차량제어신호의 물리량을 궤도선형 전달함수에 적용하여 궤도선형 요소의 물리량을 산출하는 제2단계, 궤도선형 요소에 위치정보 및 궤도정보를 적용하여 궤도선형 데이터를 산출하는 제3단계, 및 궤도선형 데이터를 시각화하는 제4단계를 포함한다.

Description

자기부상열차 궤도의 선형관리 요소의 계측 분석 시스템 및 방법 {MEASURING AND ANALYSIING SYSTEM FOR TRACK MAINTENANCE OF MAGNETIC LEVITATION TRAIN AND METHOD THEREOF}
본 발명은 자기부상열차의 정상적인 주행을 위하여 궤도를 효율적으로 관리하도록 계측 및 분석하는 자기부상열차 궤도의 선형관리 요소의 계측 분석 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반 열차용 궤도의 선형관리는 독립적으로 구동되는 별도의 차량 장비에 각종 계측 설비를 장착하고, 독립적으로 구동되거나 견인되는 차량에 의하여 계측되어 이루어진다.
이 경우, 별도의 차량이 필요하고, 또한 별도의 계측 설비가 필요하다. 또한 별도로 사용되는 차량의 운행 조건은 자기부상열차의 실제 운행 조건과 차이점을 가질 수 있다.
즉 별도의 차량 장비에서 계측하고 이 계측 데이터로 궤도의 선형을 분석하는 경우, 실제 자기부상열차가 주행하는 궤도 상황의 계측 요소와 차이점이 발생될 수 있다. 따라서 궤도의 선형관리 요소에 대한 분석 결과에서도 차이점이 발생될 수 있다.
종합검측차 데이터를 활용한 도시철도 궤도틀림진전 분석 및 활용 논문(2012년 02월)
본 발명의 목적은 영업 운행 열차로부터 궤도의 선형관리 요소를 위한 데이터를 직접 추출하고 분석하여, 궤도의 선형관리를 효율적 구현하는 자기부상열차 궤도의 선형관리용 계측 분석 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 자기부상열차의 차량 분야에서 관리하는 차량제어신호를 처리하여, 궤도의 선형관리 분야에서 사용할 수 있는 선형관리 요소로 전환하는 자기부상열차 궤도의 선형관리용 계측 분석 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 상기 계측 분석 시스템으로 자기부상열차 궤도의 선형관리 요소를 계측하고 분석하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자기부상열차 궤도의 선형관리 요소의 계측 분석 방법은, 자기부상열차로부터 차량제어신호 데이터 및 위치정보를 입력하는 제1단계, 차량제어신호의 물리량을 궤도선형 전달함수에 적용하여 궤도선형 요소의 물리량을 산출하는 제2단계, 궤도선형 요소에 위치정보 및 궤도정보를 적용하여 궤도선형 데이터를 산출하는 제3단계, 및 궤도선형 데이터를 시각화하는 제4단계를 포함한다.
상기 제3단계는 차량제어신호와 궤도선형 요소를 비교 분석하여, 상기 궤도선형 데이터 산출에 적용하는 단계, 및 궤도선형 테이터를 저장 및 궤도선형 테이터를 학습하여, 상기 궤도선형 데이터 산출에 적용하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제4단계는 궤도선형 데이터를 통계처리하고 보고서를 작성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제2단계는 제1갭센서(G1), 제2갭센서(G2), 에스갭신호부(SG), 차속센서(VS) 및 자기전류부(MC)의 차량제어신호로부터 연산 전달함수 A=f(G1, G2, SG, VS, MC)에 의하여 궤도선형 요소 중 방향(Alignment) 요소를 연산할 수 있다.
상기 제2단계는 제1갭센서(G1), 제2갭센서(G2), Y축 방향 가속센서(AY) 및 자기전류부(MC)의 차량제어신호로부터 연산 전달함수 L=f(G1, G2, AY, MC)에 의하여 궤도선형 요소 중 고저(Level) 요소를 연산할 수 있다.
상기 제2단계는 자기전류부(MC)의 차량제어신호로부터 연산 전달함수 C=f(MC)에 의하여 궤도선형 요소 중 좌우 경사(Cant) 요소를 연산할 수 있다.
상기 제2단계는 제1갭센서(G1), Z축 방향 가속센서(AZ) 및 Y축 방향 가속센서(AY)의 차량제어신호로부터 연산 전달함수 G=f(G1, AZ, AY)에 의하여 궤도선형 요소 중 궤간(Gauge) 요소를 연산할 수 있다.
상기 제2단계는 제1갭센서(G1) 및 제2갭센서(G2)의 차량제어신호로부터 연산 전달함수 Sz=f(G1, G2)에 의하여 궤도선형 요소 중 수직 이음매 단차(z-direction step) 요소를 연산할 수 있다.
상기 제2단계는 제1갭센서(G1), 제2갭센서(G2) 및 자기전류부(MC)의 차량제어신호로부터 연산 전달함수 Sy=f(G1, G2, MC)에 의하여 궤도선형 요소 중 횡 이음매 단차(y-direction step) 요소를 연산할 수 있다.
상기 제2단계는 제1갭센서(G1) 및 제2갭센서(G2)의 차량제어신호로부터 연산 전달함수 Sw=f(G1, G2)에 의하여 궤도선형 요소 중 이음매 폭(step width) 요소를 연산할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자기부상열차 궤도의 선형관리 요소의 계측 분석 시스템은, 자기부상열차로부터 차량제어신호 데이터 및 위치정보를 입력하는 입력부, 차량제어신호의 물리량을 궤도선형 전달함수에 적용하여 궤도선형 요소의 물리량을 산출하는 제1산출부, 궤도선형 요소에 위치정보 및 궤도정보를 적용하여 궤도선형 데이터를 산출하는 제2산출부, 및 궤도선형 데이터를 시각화하는 표시부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자기부상열차 궤도의 선형관리 요소의 계측 분석 시스템은, 상기 제1산출부 및 상기 제2산출부에 산출한 데이터를 저장하여 상기 제1산출부와 상기 제2산출부에 적용하는 데이터 저장 및 학습부, 및 차량상태를 모니터링 하여 상기 제1산출부와 상기 제2산출부에 적용하는 차량상태 모니터링부를 더 포함할 수 있다.
상기 입력부는 차량의 전자석과 궤도 사이의 갭을 감지하는 제1갭센서(G1)와 제2갭센서(G2), 상기 제1갭센서와 상기 제2갭센서의 센싱 값을 설정된 알고리즘으로 연산하여 차량의 제어용 값을 산출하는 에스갭신호부(SG), 차량의 상하방향의 가속도를 측정하는 Z축 방향 가속센서(AZ), 차량의 좌우방향의 가속도를 측정하는 Y축 방향 가속센서(AY), 차량의 속도를 측정하는 차속센서(VS), 차량의 부상높이와 전자석의 부상력을 유지하도록 인가되는 전력을 검출하는 자기전류부(MC), 차량 추진시 인가되는 전력량을 검출하는 차량전류부(VC) 및 위치정보 신호를 입력하는 위치정보부를 더 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 영업 운행 열차로부터 궤도의 선형관리 요소를 위한 데이터를 직접 추출하고 분석하므로 궤도의 선형관리를 효율적으로 구현하는 효과가 있다.
자기부상열차의 차량 분야에서 관리하는 차량제어신호를 처리하여, 궤도의 선형관리 분야에 사용하므로 실제 자기부상열차가 주행하는 궤도 상황의 계측 요소와 일치하고, 분석 결과도 일치하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기부상열차 궤도의 선형관리 요소의 계측 분석 방법의 순서도이다.
도 2는 도 1의 방법을 적용하는 자기부상열차 궤도의 선형관리 요소의 계측 분석 시스템의 구성도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 적용되는 궤도선형 요소 중 방향(Alignment) 요소를 나타내는 궤도의 평면도이다.
도 4는 도 1 및 도 2에 적용되는 궤도선형 요소 중 고저(Level) 요소를 나타내는 궤도의 측면도이다.
도 5는 도 1 및 도 2에 적용되는 궤도선형 요소 중 좌우 경사(Cant) 요소를 나타내는 궤도의 단면도이다.
도 6은 도 1 및 도 2에 적용되는 궤도선형 요소 중 궤간(Gauge) 요소를 나타내는 궤도의 단면도이다.
도 7은 도 1 및 도 2에 적용되는 궤도선형 요소 중 수직 이음매 단차(z-direction step) 요소를 나타내는 궤도의 측면도이다.
도 8은 도 1 및 도 2에 적용되는 궤도선형 요소 중 횡 이음매 단차(y-direction step) 요소를 나타내는 궤도의 평면도이다.
도 9는 도 1 및 도 2에 적용되는 궤도선형 요소 중 이음매 폭(step width) 요소를 나타내는 궤도의 측면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 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. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기부상열차 궤도의 선형관리 요소의 계측 분석 방법의 순서도이다. 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 자기부상열차 궤도의 선형관리 요소의 계측 분석 방법은 제1단계(ST1) 내지 제4단계(ST4)를 포함한다.
자기부상열차는 정상적인 주행을 위하여 각종 센서들에서 검출되어 보내지는 차량제어신호를 처리하여 차량의 부상력을 조절하도록 구성되어 있다. 일 실시예의 계측 분석 방법은 자기부상열차의 부상 조절을 위한 차량제어신호를 직접 받아서 궤도선형에 관련된 전달함수를 추출하여 차량의 거동에 따른 변동 요소를 제거할 수 있다.
차량의 거동에 따라 변동되는 요인이 제거된 데이터는 차량이 주행하는 궤도의 선형요소로서 궤도의 관리요소로 활용될 수 있다.
일 실시예의 계측 분석 방법 및 시스템은 일반 철도와 같이, 별도의 궤도선형관리를 위한 장비 차량을 운영하는 것이 아니라 영업 운행 열차로부터 직접 궤도의 선형관리 요소를 추출하여, 영업 운행 중에 실시간으로 궤도선형의 상태를 모니터링 할 수 있게 한다.
또한 일 실시예는 궤도의 상태에 따른 결과를 분석함으로써 차량상태의 모니터링으로 발전될 수도 있다. 즉 일 실시예는 실시간으로 궤도의 선형관리를 구현하므로 철도를 더 안정적으로 운영할 수 있게 한다.
예를 들면, 차량의 주행 패턴(예, 주행속도, 누적거리 및 누적통과톤수)에 따른 궤도의 선형 변화의 추세가 분석되고, 궤도의 관리 주기가 결정될 수 있다. 궤도의 형상, 즉 궤도선형(예, 직선과 곡선, 캔트(cant) 과부족 및 기울기 등)에 따른 차량의 주행 특성이 분석되고, 이를 통하여 궤도선형의 최적화 설계요소가 추출될 수 있다. 또한 동일한 궤도에서 차량별 주행 특성을 비교할 수 있고, 이를 통하여 차량의 건전성이 모니터링 될 수도 있다.
이를 위하여, 일 실시예에 따른 자기부상열차 궤도의 선형관리 요소의 계측 분석 방법은 자기부상열차의 특성을 살려서 차량 자체가 가지고 있는 계측기능을 이용하여, 궤도 및 차량의 상태를 모니터링 한다.
도 2는 도 1의 방법을 적용하는 자기부상열차 궤도의 선형관리 요소의 계측 분석 시스템의 구성도이다. 도 2를 참조하면, 자기부상열차 궤도의 선형관리 요소의 계측 분석 시스템은 차량제어신호 데이터를 입력하는 입력부(10), 제1산출부(이하, "궤도선형 요소 산출부"라 한다)(21)와 제2산출부(이하, "궤도선형 데이터 산출부"라 한다)(22)를 포함하는 제어부(20) 및 표시부(30)를 포함한다.
자기부상열차 궤도의 선형관리 요소의 계측 분석 시스템은 제어부(20)와 표시부(30)를 별도로 구비하여 차량에 장착함으로써 구현될 수 있다. 입력부(10)는 차량에 구비된 센서들을 그대로 적용한다. 즉 시스템은 영업 운행 열차를 사용하므로 차량제어신호 데이터를 위한 별도의 센서들을 필요로 하지 않는다.
입력부(10)는 자기부상열차로부터 차량제어신호 데이터 및 위치정보를 제어부(20)에 입력한다. 궤도선형 요소 산출부(21)는 차량제어신호의 물리량을 궤도선형 전달함수에 적용하여 궤도선형 요소의 물리량을 산출한다. 궤도선형 데이터 산출부(22)는 궤도선형 요소에 위치정보 및 궤도정보를 적용하여 궤도선형 데이터를 산출한다. 표시부(이하, "궤도 선형 데이터 시각화부"라 한다)(30)는 궤도선형 데이터를 시각화한다.
구체적으로 보면, 제어부(20)는 입력부(10)에서 입력되는 데이터와 위치정보를 각각 처리하는 데이터 취득부(23)와 위치정보 처리부(24), 취득되고 처리된 데이터와 위치정보를 저장 및 학습하게 하는 데이터 저장 및 학습부(25), 그리고 차량의 상태를 모니터링 하는 차량상태 모니터링부(26)를 포함한다.
도시하지 않았으나, 입력부는 여러 대의 차량으로부터 동시에 동일한 차량제어신호를 입력 받을 수 있다. 또한 입력부는 차량제어신호 추출장치를 통하여 입력되는 제어신호를 요구되는 샘플링 속도로 디지털 데이터로 변환하며, 입력되는 제어신호를 상호 동기화 하여 궤도선형 연산에 동일한 시간 및 위치로 입력할 수 있다.
입력부는 차량제어신호 분배장치를 통하여 동일한 샘플링 속도와 궤도위치가 결합된 차량제어신호를 이용하여 궤도선형 연산을 수행하기 위하여 각 궤도선형 요소 별로 신호값을 분배할 수 있다.
또한 입력부는 측정환경 입력장치를 통하여 연산 처리된 궤도선형 요소의 구분을 위하여, 측정 일시, 데이터 처리정보, 측정에 사용된 차량, 측정위치, 측정기간의 날씨 및 기온정보를 수집하여 입력할 수 있다.
측정 환경에 대한 정보는 제어부(20)에 의하여 측정 데이타의 헤더정보로 활용될 수 있다. 제어부(20)는 데이터 통합기를 통하여 연산 처리된 궤도선형 요소, 데이터 입력환경 등을 통합하여 정의된 순서에 의하여 궤도선형 데이터의 저장 또는 실시간 궤도선형 데이터 표출을 지정할 수 있다.
데이터 저장 및 학습부(25)는 궤도선형 요소 산출부(21) 및 궤도선형 데이터 산출부(22)에서 산출한 데이터를 저장하고, 저장된 데이터를 궤도선형 요소 산출부(21)와 궤도선형 데이터 산출부(22)의 산출에 피드백 적용한다. 데이터 저장 및 학습부(25)는 연산 처리된 궤도선형 요소를 저장, 비교 및 분석한다.
차량상태 모니터링부(26)는 차량의 상태를 모니터링 하여, 모니터링 된 차량상태를 궤도선형 요소 산출부(21)와 궤도선형 데이터 산출부(22)의 산출에 피드백 적용한다.
입력부(10)는 제1갭센서(G1), 제2갭센서(G2), 에스갭신호부(SG), Z축 방향 가속센서(AZ), Y축 방향 가속센서(AY), 차속센서(VS), 자기전류부(MC), 차량전류부(VC) 및 위치정보부(PI)를 더 포함한다.
제1갭센서(G1)는 차량에 설치되어 궤도로부터 차량의 부상높이를 일정하게 유지하기 위하여, 차량의 전자석과 일측 궤도 사이의 갭을 감지하는 센서이다. 따라서 제1갭센서(G1)는 차량의 진행방향에서 선두에 위치한 센서로서, 센싱된 신호를 전압으로 표출한다.
제2갭센서(G2)는 제1갭센서(G1)와 함께 차량에 설치되어 궤도로부터 차량의 부상높이를 일정하게 유지하기 위하여, 차량의 전자석과 다른측 궤도 사이의 갭을 감지하는 센서이다. 따라서 제2갭센서(G2)는 차량의 진행방향에서 선두에 위치한 센서로서, 센싱된 신호를 전압으로 표출한다.
에스갭신호부(SG)는 궤도로부터 차량의 부상높이를 일정하게 유지하기 위한 신호이다. 따라서 에스갭신호부(SG)는 제1, 제2갭센서(G1, G2)의 센싱 값을 설정된 알고리즘으로 연산하여 차량의 제어용 값을 산출하여 산출 신호를 전압으로 표출한다.
Z축 방향 가속센서(AZ)는 차량의 대차에 부착된 센서로서 차량 상하방향의 가속도를 측정하는 센서이다. Y축 방향 가속센서(AY)는 차량의 대차에 부착된 센서로서 차량 좌우방향의 가속도를 측정하는 센서이다. 차속센서(VS)는 차량의 측면에 부착되어 차량의 속도를 측정하는 센서이다.
자기전류부(MC)는 궤도로부터 차량의 부상높이와 전자석의 부상력을 일정하게 유지하기 위하여, 인가되는 전력을 검출한다. 차량전류부(VC)는 차량의 추진시 인가되는 전력량을 검출한다.
제어부(20)는 차량으로부터 차량제어신호를 입력 받도록 입력부(10)에 연결되며, 자기부상열차의 궤도선형을 구성하는 요소를 산출하고 시간 동기화를 통하여 항상 동일한 위치의 데이터를 저장한다.
궤도 선형 데이터 시각화부(30)는 제어부(20)의 제어에 따라 궤도선형 데이터를 시각화한다. 즉 궤도 선형 데이터 시각화부(30)는 궤도선형 데이터를 화면에 표시하거나 보고서로 출력할 수 있다.
궤도 선형 데이터 시각화부(30)는 궤도선형 요소 차상 표출장치를 통하여 실시간 차상에서 궤도선형 요소 및 차량제어신호를 표출하여 궤도 불량 개소를 실시간으로 검지할 수 있게 한다.
궤도 선형 데이터 시각화부(30)는 데이터 출력장치를 통하여 궤도선형 계측 결과를 활용하여 궤도 점검 및 유지관리 할 수 있게 하고, 출력을 위한 형식지정, 출력구간 및 범위를 지정할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 자기부상열차 궤도의 선형관리 요소의 계측 분석 방법에서, 제1단계(ST1)는 자기부상열차로부터 차량제어신호 데이터 및 위치정보를 입력한다.
제1단계(ST1)는 입력부(10)의 각 신호들, 즉 제1, 제2갭센서(G1, G2) 신호, 에스갭신호부(SG)의 에스갭신호, Z, Y축 방향 가속센서(AZ, AY)의 상하, 좌우방향의 가속도 신호, 차속센서(VS)의 차속 신호, 자기전력부(MC)의 전력과 차량전류부(VC)의 전력량을 데이터 취득부(23)에 입력한다.
또한 제1단계(ST1)는 위치정보부(PI)의 위치정보 신호를 위치정보 처리부(24)에 입력한다. 위치정보부(PI)는 GPS(global positioning system) 또는 RF(Radio Frequency)를 이용하여 궤도의 위치정보를 파악한다. 위치정보는 차량제어신호와 동기화 작용한다. 따라서 궤도 상에서 차량의 특정 위치에 대한 각종 데이터들의 취득이 가능하다.
제2단계(ST2)는 차량제어신호의 물리량을 궤도선형 전달함수에 적용하여 궤도선형 요소의 물리량을 산출한다.
차량제어신호 연산 전달함수 궤도선형 요소
신호명(물리량) 요소명(물리량(mm))
제1갭센서(V)
제2갭센서(V)
에스갭신호부(V)
Z축방향가속센서(m/s2)
Y축방향가속센서(m/s2)
차속센서(km/h)
자기전류부(A)
차량전류센서(A)		 A=f(G1, G2, SG, VS, MC) 방향(Alignment)
L=f(G1, G2, AY, MC) 고저(Level)
C=f(MC) 좌우 경사(Cant)
G=f(G1, AZ, AY) 궤간(Gauge)
Sz=f(G1, G2) 수직이음매단차(z-direction step)
Sy=f(G1, G2, MC) 횡이음매단차(y-direction step)
Sw=f(G1, G2) 이음매폭(step width)
표 1 및 도 3을 참조하면, 제2단계(ST2)는 제1갭센서(G1), 제2갭센서(G2), 에스갭신호부(SG), 차속센서(VS) 및 자기전류부(MC)의 차량제어신호로부터 연산 전달함수(A)에 의하여 궤도선형 요소 중 방향(Alignment) 요소를 연산한다.
A=f(G1, G2, SG, VS, MC)
연산 전달함수(A)는 침목(41) 상에서 궤도(42)가 설정된 범위(철도에서는 10m를 "현"이라 한다) 내에서 현의 중앙부에서 측정된 종거값과 같은 개념의 수치를 연산한다. 연산 전달함수(A) 값(VA)과 10m 현의 중앙부에서 계산값을 비교하여 양인 경우, 궤도는 관리를 위하여 목표된 선형에 비하여 곡율이 커져있음을 알 수 있다.
표 1 및 도 4를 참조하면, 제2단계(ST2)는 제1갭센서(G1), 제2갭센서(G2), Y축 방향 가속센서(AY) 및 자기전류부(MC)의 차량제어신호로부터 연산 전달함수(L)에 의하여 궤도선형 요소 중 고저(Level) 요소를 연산한다.
L=f(G1, G2, AY, MC)
연산 전달함수(L)는 침목(41) 상에서 궤도(42)가 설정된 범위(일례로써 10mm) 내에서 휘어진 경우, 고저 방향의 정도를 연산한다. 연산 전달함수(L) 값(VL)이 음인 경우, 고저 방향(차량 높이 방향(z축 방향))으로 틀림이 있는 경우이다.
표 1 및 도 5를 참조하면, 제2단계(ST2)는 자기전류부(MC)의 차량제어신호로부터 연산 전달함수(C)에 의하여 궤도선형 요소 중 좌우 경사(Cant) 요소를 연산한다.
C=f(MC)
연산 전달함수(C)는 좌우 궤도(42) 사이의 수평(차량 폭 방향(y축 방향))에 대한 경사 정도를 연산한다. 연산 전달함수(C) 값(VC)이 양인 경우, 경사(차량 높이 방향(z축 방향)) 틀림이 있는 경우이다.
표 1 및 도 6을 참조하면, 제2단계(ST2)는 제1갭센서(G1), Z축 방향 가속센서(AZ) 및 Y축 방향 가속센서(AY)의 차량제어신호로부터 연산 전달함수(G)에 의하여 궤도선형 요소 중 궤간(Gauge) 요소를 연산한다.
G=f(G1, AZ, AY)
연산 전달함수(G)는 궤도(42) 중심 사이에 설정되는 궤간(G42)에서 y축 방향(차량 폭 방향)으로 줄어든 정도를 연산한다. 연산 전달함수(G) 값(VG)이 음인 경우 궤간 틀림이 있는 경우이다.
표 1 및 도 7을 참조하면, 제2단계(ST2)는 제1갭센서(G1) 및 제2갭센서(G2)의 차량제어신호로부터 연산 전달함수(Sz)에 의하여 궤도선형 요소 중 수직 이음매 단차(z-direction step) 요소를 연산한다.
Sz=f(G1, G2)
연산 전달함수(Sz)는 궤도(42)의 이음매 부분에서 수직 단차(차량 높이 방향(z축 방향)) 정도를 연산한다. 연산 전달함수(Sz) 값(VZ)이 수직 단차 틀림이 있는 경우이다.
표 1 및 도 8을 참조하면, 제2단계(ST2)는 제1갭센서(G1), 제2갭센서(G2) 및 자기전류부(MC)의 차량제어신호로부터 연산 전달함수(Sy)에 의하여 궤도선형 요소 중 횡 이음매 단차(y-direction step) 요소를 연산한다.
Sy=f(G1, G2, MC)
연산 전달함수(Sy)는 궤도(42)의 이음매 부분에서 수평 단차(차량 폭 방향(y축 방향)) 정도를 연산한다. 연산 전달함수(Sy) 값(VY)이 수평 단차 틀림이 있는 경우이다.
표 1 및 도 9를 참조하면, 제2단계(ST2)는 제1갭센서(G1) 및 제2갭센서(G2)의 차량제어신호로부터 연산 전달함수(Sw)에 의하여 궤도선형 요소 중 이음매 폭(step width) 요소를 연산한다.
Sw=f(G1, G2)
연산 전달함수(Sw)는 궤도(42)의 이음매 부분에서 이음매 폭 정도(차량 진행 방향(x축 방향))를 연산한다. 연산 전달함수(Sw) 값(VW)이 이음매 폭 틀림이 있는 경우이다.
제3단계(ST3)는 궤도선형 요소에 위치정보 및 궤도정보를 적용하여 궤도선형 데이터를 산출한다. 즉 제3단계(ST3)는 차량제어신호와 궤도선형 요소를 비교 분석하여, 궤도선형 데이터 산출에 적용하고, 궤도선형 테이터를 저장 및 궤도선형 테이터를 학습하여, 궤도선형 데이터 산출에 적용한다.
제4단계(ST4)는 제3단계(ST3)에서 산출한 궤도선형 데이터를 필요에 따라 시각화한다. 제4단계(ST4)는 궤도선형 데이터를 화면에 표시하거나, 통계처리하고 보고서를 작성할 수도 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10: 입력부 20: 제어부
21: 제1산출부(궤도선형 요소 산출부)
22: 제2산출부(궤도선형 데이터 산출부)
23: 데이터 취득부 24: 위치정보 처리부
25: 데이터 저장 및 학습부 26: 차량상태 모니터링부
30: 표시부(궤도 선형 데이터 시각화부)
AZ: Z축 방향 가속센서 AY: Y축 방향 가속센서
G1: 제1갭센서 G2: 제2갭센서
MC: 자기전류부 PI: 위치정보부
SG: 에스갭신호부 VC: 차량전류부
VS: 차속센서

Claims (13)

  1. 자기부상열차로부터 차량제어신호 데이터 및 위치정보를 입력하는 제1단계;
    차량제어신호의 물리량을 궤도선형 전달함수에 적용하여 궤도선형 요소의 물리량을 산출하는 제2단계;
    궤도선형 요소에 위치정보 및 궤도정보를 적용하여 궤도선형 데이터를 산출하는 제3단계; 및
    궤도선형 데이터를 시각화하는 제4단계
    를 포함하며,
    상기 제2단계는
    방향(Alignment) 요소, 고저(Level) 요소, 좌우 경사(Cant) 요소, 궤간(Gauge) 요소, 수직 이음매 단차(z-direction step) 요소, 횡 이음매 단차(y-direction step) 요소 및 이음매 폭(step width) 요소를 포함하는 상기 궤도선형 요소를 연산하며,
    상기 방향(Alignment) 요소의 연산은,
    제1갭센서(G1), 제2갭센서(G2), 에스갭신호부(SG), 차속센서(VS) 및 자기전류부(MC)의 차량제어신호로부터
    연산 전달함수
    A=f(G1, G2, SG, VS, MC)
    에 의하는 자기부상열차 궤도의 선형관리 요소의 계측 분석 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제3단계는
    차량제어신호와 궤도선형 요소를 비교 분석하여, 상기 궤도선형 데이터 산출에 적용하는 단계, 및
    궤도선형 테이터를 저장 및 궤도선형 테이터를 학습하여, 상기 궤도선형 데이터 산출에 적용하는 단계
    를 포함하는 자기부상열차 궤도의 선형관리 요소의 계측 분석 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제4단계는
    궤도선형 데이터를 통계처리하고 보고서를 작성하는 단계를 더 포함하는 자기부상열차 궤도의 선형관리 요소의 계측 분석 방법.
  4. 삭제
  5. 자기부상열차로부터 차량제어신호 데이터 및 위치정보를 입력하는 제1단계;
    차량제어신호의 물리량을 궤도선형 전달함수에 적용하여 궤도선형 요소의 물리량을 산출하는 제2단계;
    궤도선형 요소에 위치정보 및 궤도정보를 적용하여 궤도선형 데이터를 산출하는 제3단계; 및
    궤도선형 데이터를 시각화하는 제4단계
    를 포함하며,
    상기 제2단계는
    방향(Alignment) 요소, 고저(Level) 요소, 좌우 경사(Cant) 요소, 궤간(Gauge) 요소, 수직 이음매 단차(z-direction step) 요소, 횡 이음매 단차(y-direction step) 요소 및 이음매 폭(step width) 요소를 포함하는 상기 궤도선형 요소를 연산하며,
    상기 제3단계는
    차량제어신호와 궤도선형 요소를 비교 분석하여, 상기 궤도선형 데이터 산출에 적용하는 단계, 및
    궤도선형 테이터를 저장 및 궤도선형 테이터를 학습하여, 상기 궤도선형 데이터 산출에 적용하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제2단계는
    제1갭센서(G1), 제2갭센서(G2), Y축 방향 가속센서(AY) 및 자기전류부(MC)의 차량제어신호로부터
    연산 전달함수
    L=f(G1, G2, AY, MC)
    에 의하여
    상기 고저(Level) 요소를 연산하는 자기부상열차 궤도의 선형관리 요소의 계측 분석 방법.
  6. 자기부상열차로부터 차량제어신호 데이터 및 위치정보를 입력하는 제1단계;
    차량제어신호의 물리량을 궤도선형 전달함수에 적용하여 궤도선형 요소의 물리량을 산출하는 제2단계;
    궤도선형 요소에 위치정보 및 궤도정보를 적용하여 궤도선형 데이터를 산출하는 제3단계; 및
    궤도선형 데이터를 시각화하는 제4단계
    를 포함하며,
    상기 제2단계는
    방향(Alignment) 요소, 고저(Level) 요소, 좌우 경사(Cant) 요소, 궤간(Gauge) 요소, 수직 이음매 단차(z-direction step) 요소, 횡 이음매 단차(y-direction step) 요소 및 이음매 폭(step width) 요소를 포함하는 상기 궤도선형 요소를 연산하며,
    상기 제3단계는
    차량제어신호와 궤도선형 요소를 비교 분석하여, 상기 궤도선형 데이터 산출에 적용하는 단계, 및
    궤도선형 테이터를 저장 및 궤도선형 테이터를 학습하여, 상기 궤도선형 데이터 산출에 적용하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제2단계는
    자기전류부(MC)의 차량제어신호로부터
    연산 전달함수
    C=f(MC)
    에 의하여
    상기 좌우 경사(Cant) 요소를 연산하는 자기부상열차 궤도의 선형관리 요소의 계측 분석 방법.
  7. 자기부상열차로부터 차량제어신호 데이터 및 위치정보를 입력하는 제1단계;
    차량제어신호의 물리량을 궤도선형 전달함수에 적용하여 궤도선형 요소의 물리량을 산출하는 제2단계;
    궤도선형 요소에 위치정보 및 궤도정보를 적용하여 궤도선형 데이터를 산출하는 제3단계; 및
    궤도선형 데이터를 시각화하는 제4단계
    를 포함하며,
    상기 제2단계는
    방향(Alignment) 요소, 고저(Level) 요소, 좌우 경사(Cant) 요소, 궤간(Gauge) 요소, 수직 이음매 단차(z-direction step) 요소, 횡 이음매 단차(y-direction step) 요소 및 이음매 폭(step width) 요소를 포함하는 상기 궤도선형 요소를 연산하며,
    상기 제3단계는
    차량제어신호와 궤도선형 요소를 비교 분석하여, 상기 궤도선형 데이터 산출에 적용하는 단계, 및
    궤도선형 테이터를 저장 및 궤도선형 테이터를 학습하여, 상기 궤도선형 데이터 산출에 적용하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제2단계는
    제1갭센서(G1), Z축 방향 가속센서(AZ) 및 Y축 방향 가속센서(AY)의 차량제어신호로부터
    연산 전달함수
    G=f(G1, AZ, AY)
    에 의하여
    상기 궤간(Gauge) 요소를 연산하는 자기부상열차 궤도의 선형관리 요소의 계측 분석 방법.
  8. 자기부상열차로부터 차량제어신호 데이터 및 위치정보를 입력하는 제1단계;
    차량제어신호의 물리량을 궤도선형 전달함수에 적용하여 궤도선형 요소의 물리량을 산출하는 제2단계;
    궤도선형 요소에 위치정보 및 궤도정보를 적용하여 궤도선형 데이터를 산출하는 제3단계; 및
    궤도선형 데이터를 시각화하는 제4단계
    를 포함하며,
    상기 제2단계는
    방향(Alignment) 요소, 고저(Level) 요소, 좌우 경사(Cant) 요소, 궤간(Gauge) 요소, 수직 이음매 단차(z-direction step) 요소, 횡 이음매 단차(y-direction step) 요소 및 이음매 폭(step width) 요소를 포함하는 상기 궤도선형 요소를 연산하며,
    상기 제3단계는
    차량제어신호와 궤도선형 요소를 비교 분석하여, 상기 궤도선형 데이터 산출에 적용하는 단계, 및
    궤도선형 테이터를 저장 및 궤도선형 테이터를 학습하여, 상기 궤도선형 데이터 산출에 적용하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제2단계는
    제1갭센서(G1) 및 제2갭센서(G2)의 차량제어신호로부터
    연산 전달함수
    Sz=f(G1, G2)
    에 의하여
    상기 수직 이음매 단차(z-direction step) 요소를 연산하는 자기부상열차 궤도의 선형관리 요소의 계측 분석 방법.
  9. 자기부상열차로부터 차량제어신호 데이터 및 위치정보를 입력하는 제1단계;
    차량제어신호의 물리량을 궤도선형 전달함수에 적용하여 궤도선형 요소의 물리량을 산출하는 제2단계;
    궤도선형 요소에 위치정보 및 궤도정보를 적용하여 궤도선형 데이터를 산출하는 제3단계; 및
    궤도선형 데이터를 시각화하는 제4단계
    를 포함하며,
    상기 제2단계는
    방향(Alignment) 요소, 고저(Level) 요소, 좌우 경사(Cant) 요소, 궤간(Gauge) 요소, 수직 이음매 단차(z-direction step) 요소, 횡 이음매 단차(y-direction step) 요소 및 이음매 폭(step width) 요소를 포함하는 상기 궤도선형 요소를 연산하며,
    상기 제3단계는
    차량제어신호와 궤도선형 요소를 비교 분석하여, 상기 궤도선형 데이터 산출에 적용하는 단계, 및
    궤도선형 테이터를 저장 및 궤도선형 테이터를 학습하여, 상기 궤도선형 데이터 산출에 적용하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제2단계는
    제1갭센서(G1), 제2갭센서(G2) 및 자기전류부(MC)의 차량제어신호로부터
    연산 전달함수
    Sy=f(G1, G2, MC)
    에 의하여
    상기 횡 이음매 단차(y-direction step) 요소를 연산하는 자기부상열차 궤도의 선형관리 요소의 계측 분석 방법.
  10. 자기부상열차로부터 차량제어신호 데이터 및 위치정보를 입력하는 제1단계;
    차량제어신호의 물리량을 궤도선형 전달함수에 적용하여 궤도선형 요소의 물리량을 산출하는 제2단계;
    궤도선형 요소에 위치정보 및 궤도정보를 적용하여 궤도선형 데이터를 산출하는 제3단계; 및
    궤도선형 데이터를 시각화하는 제4단계
    를 포함하며,
    상기 제2단계는
    방향(Alignment) 요소, 고저(Level) 요소, 좌우 경사(Cant) 요소, 궤간(Gauge) 요소, 수직 이음매 단차(z-direction step) 요소, 횡 이음매 단차(y-direction step) 요소 및 이음매 폭(step width) 요소를 포함하는 상기 궤도선형 요소를 연산하며,
    상기 제3단계는
    차량제어신호와 궤도선형 요소를 비교 분석하여, 상기 궤도선형 데이터 산출에 적용하는 단계, 및
    궤도선형 테이터를 저장 및 궤도선형 테이터를 학습하여, 상기 궤도선형 데이터 산출에 적용하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제2단계는
    제1갭센서(G1) 및 제2갭센서(G2)의 차량제어신호로부터
    연산 전달함수
    Sw=f(G1, G2)
    에 의하여
    상기 이음매 폭(step width) 요소를 연산하는 자기부상열차 궤도의 선형관리 요소의 계측 분석 방법.
  11. 자기부상열차로부터 차량제어신호 데이터 및 위치정보를 입력하는 입력부;
    차량제어신호의 물리량을 궤도선형 전달함수에 적용하여 궤도선형 요소의 물리량을 산출하는 제1산출부;
    궤도선형 요소에 위치정보 및 궤도정보를 적용하여 궤도선형 데이터를 산출하는 제2산출부; 및
    궤도선형 데이터를 시각화하는 표시부
    를 포함하며,
    상기 입력부는
    차량의 전자석과 궤도 사이의 갭을 감지하는 제1갭센서(G1)와 제2갭센서(G2),
    상기 제1갭센서와 상기 제2갭센서의 센싱 값을 설정된 알고리즘으로 연산하여 차량의 제어용 값을 산출하는 에스갭신호부(SG),
    차량의 상하방향의 가속도를 측정하는 Z축 방향 가속센서(AZ),
    차량의 좌우방향의 가속도를 측정하는 Y축 방향 가속센서(AY),
    차량의 속도를 측정하는 차속센서(VS),
    차량의 부상높이와 전자석의 부상력을 유지하도록 인가되는 전력을 검출하는 자기전류부(MC),
    차량 추진시 인가되는 전력량을 검출하는 차량전류부(VC) 및
    위치정보 신호를 입력하는 위치정보부
    를 포함하는 자기부상열차 궤도의 선형관리 요소의 계측 분석 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1산출부 및 상기 제2산출부에 산출한 데이터를 저장하여 상기 제1산출부와 상기 제2산출부에 적용하는 데이터 저장 및 학습부, 및
    차량상태를 모니터링 하여 상기 제1산출부와 상기 제2산출부에 적용하는 차량상태 모니터링부
    를 더 포함하는 자기부상열차 궤도의 선형관리 요소의 계측 분석 시스템.
  13. 삭제
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2012년 2월 서울과학기술대학교 철도전문대학원 논문, 종합검측차 데이터를 활용한 도시철도 궤도틀림진전 분석 및 활용(p9-p30)

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