KR101939164B1 - 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
레일온도 검지기가 탑재된 자율주행대차를 레일 상에 장착한 상태에서 주행시키면서 철도 레일의 온도를 위치별로 연속 측정할 수 있고, 또한, 위치별 레일온도 데이터를 연속적으로 관리하는 프로그램에 따라 레일온도 데이터를 관리함으로써 레일온도를 실시간 측정하지 않고도 레일온도를 예측하여 레일을 관리할 수 있으며, 또한, 레일 검침원이 자율주행대차 및 어플리케이션을 통해 간편하게 조작할 수 있는, 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템 및 그 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 레일온도 측정 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 레일온도 검지기가 탑재된 자율주행대차를 일측 레일에 장착하고, 자율주행대차가 일측 레일을 따라 자율주행하면서 대향하는 타측 레일의 온도를 연속적으로 측정하는, 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 대부분의 철도 레일은 자연현상으로 인해 무더운 여름철에 팽창하게 되고, 추운 겨울철에 심하게 수축하는 등의 계절에 따른 변화가 발생하게 된다. 이러한 철도 레일의 변형을 야기하는 온도는 열차의 안전운행에 필요한 여러 요인 중에서도 크게 영향을 주는 요소이다.
예를 들면, 현재 국내 철도의 경우 장대 레일을 사용하고 있다. 이러한 장대 레일은 길이가 약 200m 이상이 되는 레일로 레일 간의 이음매의 개수를 줄여 레일의 이음매에서 발생하는 충격이 대폭으로 완화되어 노선 상태의 개선, 보수량 저감, 소음 및 진동 대책에 기여한다. 그러나 이음매가 없어짐에 따라 여유 공간이 없어졌고, 여름철 기온이 올라감에 따라 레일이 팽창하게 되면 좌굴이 발생하게 된다.
이러한 레일의 좌굴의 경우, 온도뿐만 아니라 도상 횡저항력에도 영향을 받게 된다. 여기서, 도상 횡저항력이란 철로 사이에 놓여있는 침목의 이동이 궤도와 직각 방향일 때의 도상 저항력이다. 특히, 약 60℃정도부터는 변형이 일어난다고 볼 수 있으므로 장대 레일의 경우, 대기 온도가 35℃ 이상이 되면 좌굴이 일어날 확률이 급격하게 증가하는 것으로 예측할 수 있다.
한편, 레일온도를 측정하기 위한 장치는 접촉식과 직접 측정 방식이 있다. 접촉식은 패널처럼 만들어서 레일의 양 하단에 온도 검지기를 부착하여 온도를 측정한 후, 측정된 온도정보를 운전사령부(또는 관제센터) 등으로 전송한다. 또한, 직접 측정 방식은 휴대용 적외선 레일 온도계를 이용하여 현장에서 직접 측정하고 있다. 즉, 레일의 온도 측정을 위해 측정자는 레일설치 장소까지 온도센서를 휴대하고 열차가 왕래하는 사이를 이동하면서 레일의 온도를 측정하고, 그 측정결과를 운전사령부 등에 구두로 보고한다. 이때, 운전사령부는 보고된 온도 데이터를 기초로 레일의 온도 분포 및 변형을 추정하고 경보를 발생하도록 되어 있다.
한편, 선행기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-174771호에는 "레일온도 검지장치"라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1은 종래의 기술에 따른 레일온도 검지장치를 설명하기 위한 도면으로서, 도 1의 a)는 레일온도 검지장치의 구성도이고, 도 1의 b)는 제어콘솔에 의해 레일온도를 표시하고 경보를 발생하는 것을 예시하는 도면이다.
도 1의 a)를 참조하면, 종래의 기술에 따른 레일온도 검지장치는, GPS 수신기(17), 자율항법장치(16), 적외선 화상온도센서(15), 처리기(18), 열차 무전기(19)가 열차(12)에 탑재되고, 운전사령부(13)에 제어콘솔(20)이 설치되며, 상공에 쏘아올린 GPS 위성(14)으로 구성되어 있다.
GPS 위성(14)과 GPS 수신기(17) 간의 교신 및 자율항법장치(16)에 의해 레일(11)의 온도를 감지하는 위치를 파악하고, 적외선 화상온도센서(15)가 레일(11)을 비접촉으로 검출한 적외선화상정보를 입력하여 처리기(18)에서 적외선 화상정보에 동기화시킨 위치정보를 적외선화상정보 및 경보정보와 함께 출력하여 운전사령부(13) 등에 무선으로 전송한다. 전송받은 정보는 운전사령부(13) 등에서 구비하고 있는 제어콘솔(20)에서, 도 1의 b)에 도시된 바와 같이, 레일(11)의 온도분포를 실시간으로 표시한다.
종래의 기술에 따른 레일온도 검지장치에서, 적외선 화상온도센서(15)는 레일 위를 주행하는 열차에 탑재되어 레일을 비접촉으로 검지하고, 처리기(18)는 각각의 적외선화상정보와 각각에 동기화시킨 위치정보를 출력하며, 제어콘솔(20)은 레일의 온도분포를 실시간으로 표시할 수 있다.
하지만, 종래의 기술에 따른 레일온도 검지장치는 레일의 온도 정보 및 측정된 위치 정보를 주행중인 열차에서 실시간으로 레일의 온도를 비접촉으로 측정하기 때문에 레일의 미세한 온도 변화를 측정하기 어렵고, 또한, 측정 구간에서 위험정보를 감지할 경우, 위험정보에 대해 열차 기관실에서 신속한 대처가 미비하며, 만일의 경우 열차 탈선의 위험이 있다. 또한, 열차에 탑재된 여러 장비로 인해 열차 운행중에 기관실에서 탑재된 장비의 작동 상태를 확인해야 하므로 열차의 안전운행을 방해하게 된다는 문제점이 있다.
한편, 다른 선행기술로서, 대한민국 공개실용신안번호 제2007-974호에는 "레일온도 무선측정장치"라는 명칭의 고안이 개시되어 있는데, 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 종래의 기술에 따른 레일온도 무선측정장치를 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 레일온도 무선측정장치는, 온도검출센서(31)가 측정하고자 하는 위치의 레일 측면 상단에 고정되고, 송신부 컨트롤러(32)는 검출된 온도 값을 수신부 컨트롤러(33)에 자동 전달하며, 온도 값은, 예를 들면, 블루투스를 이용한 무선 데이터통신 방법으로 이루어지고, 레일 온도는 실시간 측정되어 관리, 기록, 저장되며 컴퓨터(34)의 모니터에 실시간 온도 값이 표시될 수 있다.
종래의 기술에 따른 레일온도 무선측정장치에 따르면, 선로에 직접 가지 않고도 원격지에서 측정하고자 하는 위치의 레일온도를 실시간 측정함으로써 정확한 레일온도를 관리하여 레일을 용이하게 유지 및 보수할 수 있다.
하지만, 종래의 기술에 따른 레일온도 무선측정장치의 경우, 온도검출센서(31)가 레일에 고정된 상태에서 온도를 측정하기 때문에 특정 위치의 레일온도만을 제한적으로 검출할 수 있다.
한편, 또 다른 선행기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-818121호에는 "레일온도 검지장치"라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 종래의 기술에 따른 클램프 밀착형 레일온도 검지장치를 설명하기 위한 도면으로서, 도 3의 a)는 레일온도 검지장치를 나타내는 구성도이고, 도 3의 b)는 온도검지기를 예시하는 사시도이다.
도 3의 a)를 참조하면, 종래의 기술에 따른 클램프 밀착형 레일온도 검지장치의 경우, 온도검지기(50), 현장 제어반(60), 관할신호 기계실(70) 및 통합 열차 사령실(80)을 구비한다.
온도검지기(50)는 상행선과 하행선 각각의 레일(40)에 일정한 간격으로 설치되고, 그 위치는 관할신호 기계실(70) 및 통합 열차 사령실(80)에 저장되어 있다. 상기 레일(40)에 설치된 온도검지기(50)에서 감지된 온도 정보는 통신선을 따라 현장제어반(60)으로 전송된다.
현장제어반(60)은 이더넷 모듈(61), PLC(Power Line Communication: 62), 자동전압조정기(63), 광신호 변환기(64) 및 어레스터(65)를 포함하며, 온보드(On-Board)화 되어 있어 현장제어반(60)의 규격이 소형화되고, 현장제어반(60)의 정보는 관할신호 기계실(70) 및 통합 열차 사령실(80)까지 호환 및 공유한다.
이때, 자동전압조정기(63)는 단상 220V, 60Hz의 입력 전원을 받아 PLC(62)와 광신호 변환기(64)에 안정된 전력으로 공급하기 위한 전원으로 변환하여 제공하며, 어레스터(65)는 낙뢰 또는 과전압 등 각종 써지(Surge) 및 노이즈(Noise) 발생시 접지로 바이패스(Bypass)하여 이상전압으로부터 현장제어반(60)의 구성부분을 보호한다.
PLC(62)는 현장제어반(60)의 전반적인 활동을 제어하며 현장제어반(60)의 전원입력 상태나 온도정보 등의 상태정보를 저장하고 출력한다. 특히, PLC(62)의 입력부에서는 상행선 및 하행선 레일(40)의 미세한 온도 변화를 검출하는 온도검지기(50)에 의해 검출된 레일(40)의 온도정보를 입력받아 저장하고, 관할 신호 기계실(70) 및 통합 열차 사령실(80)의 레일온도 요구정보에 따라 온도정보를 출력한다.
PLC(62)로부터 입력되는 신호를 이더넷 모듈(61)에 의해 이더넷 프로토콜 신호로 1차 변환한 후 출력하고, 광신호 변환기(64)에 의해 이더넷 프로토콜 신호를 광신호로 변환하여 관할신호 기계실(70) 및 통합 열차 사령실(80)에 변환된 온도 정보를 전송하고, 관할신호 기계실(70) 및 통합 열차 사령실(80)로부터 레일온도 요구정보를 입력받아 광신호를 이더넷 프로토콜에 따른 신호로 변환하여 이더넷 통신모듈(61)로 출력하고, 이더넷 통신모듈(61)에서 이더넷 프로토콜 신호를 주제어반이 처리할 수 있는 신호 형태로 변환하여 출력한다.
관할신호 기계실(70) 및 통합 열차 사령실(80)에서는 레일온도 요구정보에 대립하는 온도정보가 온도검지기에서 전송된 경우, 열차(90)에 위험 경보를 제공하고 경보의 위험도에 따라 온도정보가 전송된 구간을 진입하는 열차(90)의 운행을 통제한다.
도 3의 b)를 참조하면, 종래의 기술에 따른 레일온도 검지장치는, 레일(40)의 하부에 고정되는 클램프(51)와, 상기 클램프(51)에 연결되고, 상기 레일(40)의 일측 저부에 접촉하여 상기 레일(40)의 온도를 감지하는 온도감지부(52)로 이루어진 온도검지기(50)를 구비한 레일온도 검지장치에 있어서, 상기 클램프(51)는, 일측에 레일(40)의 하부 일측을 감싸는 제2 걸림홈을 형성하고, 타측에 나선을 형성한 나선봉으로 이루어진 조절부재(51a); 및 레일(40)의 저부에 받쳐지는 사각형의 바디부를 형성함과 동시에 이 바디부 상부 일측으로 레일(40)의 하부 일측이 지지되게 제1 걸림홈을 형성하고, 상기 나선봉이 관통되어 밀착되어 조절되는 삽입공이 상기 바디부를 관통하여 형성되고, 상기 바디부의 상방으로 상기 온도감지부(52)의 일단을 회동 가능하게 고정하는 브라켓으로 이루어진 고정체(51b)로 이루어지진다.
종래의 기술에 따른 클램프 밀착형 레일온도 검지장치는 클램프에 의해 각 구간별 레일에 밀착되어 고정되고, 또한, 상기 클램프에 연결하여 설치되고 레일에 밀착하여 레일의 온도 변화를 감지하는 온도감지부로 구성된 온도검지기의 온도감지부에서 감지된 레일의 온도 정보를 각각의 현장제어반에 전송하고, 전송된 온도 정보는 기술적인 여러 단계를 거쳐 변환하고, 이것을 레일온도 요구정보와 비교하여 그에 상응하는 경보를 열차 및 관할 신호 기계실 등에 제공할 수 있다.
하지만, 종래의 기술에 따른 클램프 밀착형 레일온도 검지장치의 경우, 클램프에 의해 각 구간별 레일에 밀착되어 고정된 상태에서 온도 검지기에서 레일온도를 측정하기 때문에 특정 위치의 레일온도만을 제한적으로 검출할 수 있다.
전술한 바와 같이, 종래의 기술에 따른 주행중인 열차에 설치되어 실시간으로 레일의 온도를 비접촉으로 측정하는 방식의 경우, 레일의 미세한 온도 변화를 측정하기 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 종래의 기술에 따른 레일온도 측정장치는 부착된 곳의 레일온도만 측정할 수 있기 때문에 원하는 곳의 온도를 측정하거나 연속적인 온도를 측정할 수 없는 문제점이 있다. 즉, 현재 운영되고 있는 레일온도 측정장치는 온도검지기가 부착된 특정 구간의 온도만 측정할 수 있을 뿐만 아니라 온도 데이터를 축적 및 관리하지 않아 실시간으로 온도를 확인하지 않고는 온도를 예측할 수 없다는 문제점이 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 레일온도 검지기가 탑재된 자율주행대차를 제1 레일에 장착하고, 자율주행대차가 제1 레일을 주행하면서 대향하는 제2 레일의 온도를 레일온도 검지기가 위치별로 연속적으로 측정할 수 있는, 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 위치별 레일온도 데이터를 연속적으로 관리하는 프로그램에 따라 레일온도 데이터를 관리함으로써 레일온도를 실시간 측정하지 않고도 레일온도를 예측하여 레일을 관리할 수 있는, 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템은, 레일 중 제1 레일 상에 장착되어 자율주행하며, 위치별 레일온도 데이터를 생성하는 자율주행대차; 상기 자율주행대차에 탑재되며, 상기 자율주행대차의 주행에 대응하여 상기 제1 레일에 대향하는 제2 레일의 레일온도를 측정하는 레일온도 검지기; 상기 자율주행대차를 무선으로 원격 제어하고, 상기 자율주행대차로부터 위치별 레일온도 데이터를 수신하는 사용자 단말; 및 상기 위치별 레일온도 데이터를 전달받아 그래프로 표시하는 관리자 단말을 포함하되, 상기 레일온도 검지기는 상기 자율주행대차의 자율주행시 상기 제1 레일에 대향하는 제2 레일의 온도를 적외선 열화상 방식으로 자동으로 연속 측정하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 자율주행대차는 상기 레일온도 검지기가 측정한 레일온도 데이터와 GPS 위치 데이터를 상호 정합시킴으로써 위치별 레일온도 데이터를 생성할 수 있다.
여기서, 상기 자율주행대차는 상기 사용자 단말을 통해 목적지에 대한 GPS 위치정보를 입력하면 상기 목적지까지 자동으로 왕복 자율주행할 수 있다.
여기서, 상기 레일온도 검지기는 상기 자율주행대차가 장착된 제1 레일에 대향하는 제2 레일의 온도를 광범위로 1차적으로 측정한 후 상기 자율주행대차의 위치를 바꾸어서 제2 레일의 온도를 부분적으로 정밀하게 측정할 수 있다.
여기서, 상기 레일온도 검지기는 레일온도 측정 범위가 지정되어 상기 제2 레일의 온도 측정시 일부분만 측정하도록 선택하거나, 전체적으로 측정하도록 선택할 수 있다.
여기서, 상기 사용자 단말은 레일온도 측정 앱이 구현된 휴대폰으로서, 상기 사용자 단말을 통해 자율주행대차를 원격으로 제어함으로써 상기 자율주행대차의 왕복 주행 및 데이터 저장을 제어하며, 상기 자율주행대차 및 상기 사용자 단말 간의 블루투스 또는 와이파이를 이용하여 무선통신을 수행할 수 있다.
여기서, 상기 자율주행대차는 이동거리 측정을 위한 카운터를 추가로 포함하며, 상기 자율주행대차가 터널 내부를 주행하면서 터널 내부에서 레일온도 측정시 터널 진입 이후 이동거리를 산출하고, 레일온도 측정 위치에 따른 데이터 정합을 수행할 수 있다.
여기서, 상기 자율주행대차는, 상기 제1 레일 상에 배치되어 상기 제1 레일을 따라 자율주행하는 자율주행대차 본체; 상기 자율주행대차 본체 내에 탑재되어 상기 자율주행대차의 위치정보를 생성하는 GPS 모듈; 상기 자율주행대차 본체의 구동을 제어하며, 상기 GPS 모듈로부터 생성된 위치정보와 상기 레일온도 검지기에서 측정된 레일온도 데이터를 정합시켜 위치별 레일온도 데이터를 생성하는 관리 모듈; 상기 관리 모듈에 의해 생성된 위치별 레일온도 데이터를 상기 사용자 단말로 전송하는 무선통신모듈; 및 상기 자율주행대차 본체 및 레일온도 검지기에 전원을 공급하는 배터리를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 자율주행대차 본체 내에 탑재되며, 상기 관리 모듈의 제어 하에 상기 자율주행대차 본체의 전면에 조명을 제공하는 조명 모듈을 추가로 포함할 수 있다.
여기서, 상기 관리 모듈은, 상기 자율주행대차가 자율주행하도록 상기 자율주행대차 본체를 구동하는 대차 구동부; 상기 레일온도 검지기가 측정한 레일온도 데이터 및 상기 GPS 모듈이 생성한 자율주행대차의 위치정보를 수집하는 데이터 수집부; 상기 데이터 수집부가 수집한 레일온도 데이터 및 위치정보를 정합하여 위치별 레일온도 데이터를 생성하는 데이터 정합부; 및 상기 대차 구동부가 상기 자율주행대차 본체를 구동하도록 제어하고, 상기 데이터 정합부가 위치별 레일온도 데이터를 생성하도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 자율주행대차 본체는, 상기 제1 레일의 상부 전면에 밀착하여 주행하는 앞바퀴; 상기 제1 레일의 상부 후면에 밀착하여 주행하는 뒷바퀴; 상기 자율주행대차 본체가 상기 제1 레일로부터 이탈하지 않도록 상기 제1 레일의 전면 양측에 각각 밀착하는 제1 보조바퀴; 상기 자율주행대차 본체가 상기 제1 레일로부터 이탈하지 않도록 상기 제1 레일의 후면 양측 하부에 각각 밀착하는 제2 보조바퀴; 상기 자율주행대차 본체의 양측에 수직으로 각각 설치되어 하부로 직선운동하는 메인 바; 상기 메인 바의 하부 및 상기 제1 및 제2 보조바퀴에 각각 체결되어 상기 메인 바의 직선운동을 회전운동으로 전환시켜 상기 제1 및 제2 보조바퀴를 상기 제1 레일에 밀착시키는 샤프트; 상기 앞바퀴가 한 쪽 방향으로만 진행 가능하도록 상기 앞바퀴에 체결되는 래칫기어; 및 상기 래칫기어에 체결되어 멈춤쇠 역할을 하는 폴을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 메인 바는 상기 래칫 기어를 이용하여 누를 때에는 하부로 내려가고, 상기 폴을 들어서 올려주지 않으면 내려간 상태를 유지함으로써, 상기 자율주행대차가 주행중에 상기 제1 레일로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 방법은, a) 레일온도 검지기가 탑재된 자율주행대차를 제1 레일 상에 배치하는 단계; b) 상기 자율주행대차의 본체를 상기 제1 레일에 장착하는 단계; c) 사용자 단말에 설치된 레일온도 측정 앱을 통해 상기 자율주행대차를 원격으로 구동 제어하는 단계; d) 상기 자율주행대차를 주행시키면서 상기 제1 레일에 대향하는 제2 레일의 적외선 열화상 온도를 상기 레일온도 검지기가 연속적으로 측정하는 단계; e) 상기 자율주행대차 상에 설치된 GPS 모듈의 위치정보와 상기 레일온도 검지기가 측정한 레일온도 데이터를 정합시키는 단계; f) 무선통신모듈을 통해 정합된 위치별 레일온도 데이터를 사용자 단말에게 무선으로 전송하는 단계; 및 g) 상기 정합된 위치별 레일온도 데이터를 관리자 단말로 전달하여 그래프로 표시하는 단계를 포함하되, 상기 자율주행대차는 주행중에 상기 제1 레일로부터 이탈하지 않도록 상기 제1 레일 상에 장착되며, 상기 레일온도 검지기는 상기 자율주행대차의 자율주행시 상기 제1 레일에 대향하는 제2 레일의 온도를 적외선 열화상으로 자동으로 연속적으로 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 레일온도 검지기가 탑재된 자율주행대차를 제1 레일에 장착하고, 자율주행대차가 제1 레일을 주행하면서 대향하는 제2 레일의 온도를 레일온도 검지기가 위치별로 연속적으로 측정할 수 있다.
본 발명에 따르면, 위치별 레일온도 데이터를 연속적으로 관리하는 프로그램에 따라 레일온도 데이터를 관리함으로써 레일온도를 실시간 측정하지 않고도 레일온도를 예측하여 레일을 관리할 수 있다.
본 발명에 따르면, 레일 검침원이 자율주행대차 및 어플리케이션을 통해 간편하게 조작할 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 레일온도 검지장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 레일온도 무선측정장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 종래의 기술에 따른 클램프 밀착형 레일온도 검지장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템의 레일온도 측정 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템에서 자율주행대차를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템에서 레일 상의 자율주행대차 장착 전 및 장착 후를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템에서 레일 상에 장착되는 자율주행대차를 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템에서 자율주행대차의 래칫기어를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템에서 자율주행대차 상에 형성되는 보조바퀴 및 뒷바퀴를 예시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템에서 자율주행대차의 주행을 스냅샷으로 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 방법의 동작흐름도이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 레일온도 무선측정장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 종래의 기술에 따른 클램프 밀착형 레일온도 검지장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템의 레일온도 측정 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템에서 자율주행대차를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템에서 레일 상의 자율주행대차 장착 전 및 장착 후를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템에서 레일 상에 장착되는 자율주행대차를 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템에서 자율주행대차의 래칫기어를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템에서 자율주행대차 상에 형성되는 보조바퀴 및 뒷바퀴를 예시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템에서 자율주행대차의 주행을 스냅샷으로 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 방법의 동작흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 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.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
[자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템]
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템의 레일온도 측정 원리를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템은, 자율주행대차(200), 레일온도 검지기(300), 사용자 단말(400) 및 관리자 단말(500)을 포함한다.
자율주행대차(200)는 레일(100) 중 제1 레일(100a) 상에 장착되어 자율주행되고, 이때, 상기 자율주행대차(200)는 가능한 소형으로 제작한다. 또한, 상기 자율주행대차(200) 상에 탑재되는 레일온도 검지기(300)는 적외선 열화상 측정 방식으로 이산적 온도가 아닌 연속적으로 대향레일의 레일온도를 측정할 수 있다.
또한, 상기 자율주행대차(200)와 무선통신을 수행하는 사용자 단말(400)인 휴대폰으로 주행을 손쉽게 원격 조작할 수 있으며, 레일온도 측정 앱이 상기 사용자 단말(400) 상에 구현된다.
또한, 상기 자율주행대차(200) 내의 마이크로프로세서에서 거리와 레일온도 데이터를 저장한 후, 관리자 단말(500)로 전달함으로써 거리-온도 그래프를 표시할 수 있다.
한편, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템의 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템은, 자율주행대차(200), 레일온도 검지기(300), 사용자 단말(400) 및 관리자 단말(500)을 포함하되, 상기 자율주행대차(200)는 자율주행대차 본체(210), GPS 모듈(220), 관리 모듈(230), 무선통신모듈(240), 조명 모듈(250) 및 배터리(260)를 포함한다.
레일(100)은 제1 레일(100a) 및 제2 레일(100b)로 이루어지고, 상기 제1 레일(100a)에 자율주행대차(200)가 배치되고, 상기 제1 레일(100a)에 대향하는 제2 레일(100b)의 온도가 측정된다. 예를 들면, 열차 레일은 우측 및 좌측 2열로 되어 있으며, 본 발명의 실시예에 따른 레일온도 검지기(300)가 탑재된 자율주행대차(200)가 우측으로 주행시 좌측 레일의 온도를 측정할 수 있다.
자율주행대차(200)는 상기 레일(100) 중 제1 레일(100a) 상에 장착되어 자율주행하며, 위치별 레일온도 데이터를 생성한다. 이때, 상기 자율주행대차(200)는 레일(100) 탈착 및 부착이 가능하도록 형성된다. 또한, 상기 자율주행대차(200)는 상기 레일온도 검지기(300)가 측정한 레일온도 데이터와 GPS 위치 데이터를 상호 정합(Matching)시킴으로써 위치별 레일온도 데이터를 생성하며, 또한, 상기 자율주행대차(200)는 상기 사용자 단말(400)을 통해 목적지에 대한 GPS 위치정보를 입력하면 상기 목적지까지 자동으로 왕복 자율주행할 수 있다.
구체적으로, 상기 자율주행대차(200)의 자율주행대차 본체(210)는 상기 제1 레일(100a)상에 배치되어 상기 제1 레일(100a)을 따라 자율주행한다.
상기 자율주행대차(200)의 GPS 모듈(220)은 상기 자율주행대차 본체(210) 내에 탑재되어 상기 자율주행대차(200)의 위치정보를 생성한다.
상기 자율주행대차(200)의 관리 모듈(230)은 상기 자율주행대차 본체(210)의 구동을 제어하며, 상기 GPS 모듈(220)로부터 생성된 위치정보와 상기 레일온도 검지기(300)에서 측정된 레일온도 데이터를 정합시켜 위치별 레일온도 데이터를 생성한다.
상기 자율주행대차(200)의 무선통신모듈(240)은 상기 관리 모듈(230)에 의해 생성된 위치별 레일온도 데이터를 상기 사용자 단말(400)로 전송한다.
상기 자율주행대차(200)의 조명 모듈(250)은 상기 자율주행대차 본체(210) 내에 탑재되며, 상기 관리 모듈(230)의 제어 하에 상기 자율주행대차 본체(210)의 전면에 조명을 제공한다.
상기 자율주행대차(200)의 배터리(260)는 상기 자율주행대차 본체(210) 및 레일온도 검지기(300)에 전원을 공급한다. 즉, 상기 레일온도 검지기(300)가 탑재된 자율주행대차(200)는 이동성 및 휴대성을 고려하여 소형으로 제작되어 배터리(260)로 구동되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 자율주행대차(200)는 이동거리 측정을 위한 카운터(Counter)를 추가로 포함하며, 상기 자율주행대차(200)가 터널 내부를 주행하면서 터널 내부에서 레일온도 측정시 터널 진입 이후 이동거리를 산출하고, 레일온도 측정 위치에 따른 데이터 정합을 수행할 수 있다.
도 5를 다시 참조하면, 레일온도 검지기(300)는 상기 자율주행대차(200)에 탑재되며, 상기 자율주행대차(200)의 주행에 대응하여 상기 제1 레일(100a)에 대향하는 제2 레일(100b)의 레일온도를 측정한다. 예를 들면, 상기 레일온도 검지기(300)는 상기 자율주행대차(200)의 자율주행시 상기 제1 레일(100a)에 대향하는 제2 레일(100b)의 온도를 적외선 열화상 방식으로 자동으로 연속 측정할 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 또한, 상기 레일온도 검지기(300)는 자율주행대차(200)를 제2 레일(100b)에 장착하고 상기 제2 레일(100b)에 대향하는 제1 레일(100a)의 온도를 측정할 수 있다.
구체적으로, 상기 레일온도 검지기(300)는 상기 자율주행대차(200)가 장착된 제1 레일(100a)에 대향하는 제2 레일(100b)의 온도(100b)를 광범위로 1차적으로 측정한 후 상기 자율주행대차(200)의 위치를 바꾸어서 제2 레일(100b)의 온도를 부분적으로 정밀하게 측정할 수 있다. 또한, 상기 레일온도 검지기(300)는 레일온도 측정 범위가 지정되어 상기 제2 레일(100b)의 온도 측정시 일부분만 측정하도록 선택하거나, 전체적으로 측정하도록 선택할 수 있다.
사용자 단말(400)은 상기 자율주행대차(200)를 무선으로 원격 제어하고, 상기 자율주행대차(200)로부터 위치별 레일온도 데이터를 수신한다. 예를 들면, 상기 사용자 단말(400)은 레일온도 측정 앱(410)이 구현된 휴대폰으로서, 상기 사용자 단말(400)을 통해 자율주행대차(200)를 원격으로 제어함으로써 상기 자율주행대차(200)의 왕복 주행 및 데이터 저장을 제어하며, 상기 자율주행대차(200) 및 상기 사용자 단말(400) 간의 블루투스 또는 와이파이(WiFi)를 이용하여 무선통신을 수행한다.
관리자 단말(500)은 상기 위치별 레일온도 데이터를 전달받아 그래프로 표시할 수 있다. 이에 따라, 상기 관리자 단말(500)은 위치별 레일온도 데이터를 연속적으로 관리하는 프로그램에 따라 레일온도 데이터를 관리함으로써 레일온도를 실시간 측정하지 않고도 레일온도를 예측하여 레일을 관리할 수 있다.
구체적으로, 상기 자율주행대차 본체(210)는, 앞바퀴(211), 뒷바퀴(212), 제1 보조바퀴(213), 제2 보조바퀴(214), 메인 바(215), 샤프트(216), 래칫기어(Ratchet Gear: 217) 및 폴(Pawl: 218)을 포함하며, 도 6을 참조하여 후술하기로 한다.
상기 관리모듈(230)은 제어부(231), 대차 구동부(232), 데이터 수집부(233) 및 데이터 정합부(234)를 포함할 수 있다.
상기 관리모듈(230)의 대차 구동부(232)는 상기 자율주행대차(200)가 자율주행하도록 상기 자율주행대차 본체(210)를 구동한다.
상기 관리모듈(230)의 데이터 수집부(233)는 상기 레일온도 검지기(300)가 측정한 레일온도 데이터 및 상기 GPS 모듈(220)이 생성한 자율주행대차(200)의 위치정보를 수집한다.
상기 관리모듈(230)의 데이터 정합부(234)는 상기 데이터 수집부(233)가 수집한 레일온도 데이터 및 위치정보를 정합하여 위치별 레일온도 데이터를 생성한다.
상기 관리모듈(230)의 제어부(231)는 상기 대차 구동부(232)가 상기 자율주행대차 본체(210)를 구동하도록 제어하고, 상기 데이터 정합부(234)가 위치별 레일온도 데이터를 생성하도록 제어한다.
또한, 자율주행대차(200)는 전면에 조명 모듈(250)을 설치함으로써, 야간에 조명을 제공할 수 있고, 예를 들면, 새벽시간, 터널 내부 측정시 조명으로 사용할 수 있다.
또한, 자율주행대차(200)는 이동거리 측정을 위한 카운터를 추가로 구비할 수 있고, 예를 들면, 자율주행대차(200)가 터널 내부를 주행하면서 터널 내부에서 레일온도 측정시 GPS 신호를 수신하지 못하므로, 상기 자율주행대차(200)의 바퀴에 카운터 기능을 추가함으로써, 터널 진입 이후 이동거리를 산출함으로써, 레일온도 측정 위치에 따른 데이터 정합을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 자율주행대차 본체(210)는 한 개의 모터(도시되지 않음)와 한 개의 뒷바퀴(212)로 레일(100) 위를 달려야 한다. 또한, 단지 한 개의 레일(100) 위를 진행하면서 운행이 불가능 할 만큼 좌우로 흔들리지 않으며 탈착 및 부착이 용이하여야 하며, 내부 회로가 외부에 노출되지 않고 자율주행대차 본체(210) 내에 탑재되어야 하며 휴대가 용이하여야 한다.
본 발명의 실시예에 따른 레일온도 검지기(300)가 탑재된 자율주행대차(200)의 경우, 적외선 열화상 센서를 사용하여 사람의 걸음걸이 속도와 비슷한 1~1.5m/s로 주행면서 연속적으로 거리-온도 그래프를 얻을 수 있다.
특히, 어느 한 쪽 레일만을 이용하여 이동하며 구동이 간편하고, 조작이 편리하고, 사용자 단말(400의 시작 버튼을 누르면 연속적으로 온도를 측정할 수 있다. 이러한 자율주행대차(200)의 주행에 대응하여 거리에 따른 온도 값을 저장하고, 이를 그래프로 표시할 수 있다. 또한, 자율주행대차(200)는 레일(100)에 탈착 및 부착이 간편하여 원하는 곳에서 레일온도를 측정한 후 간편하게 보관할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템에서 자율주행대차를 나타내는 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템에서 자율주행대차 본체(210)는, 앞바퀴(211), 뒷바퀴(212), 제1 보조바퀴(213), 제2 보조바퀴(214), 메인 바(215), 샤프트(216), 래칫기어(Ratchet Gear: 217) 및 폴(Pawl: 218)을 포함한다.
앞바퀴(211)는 상기 제1 레일(100a)의 상부 전면에 밀착하여 주행하며, 뒷바퀴(212)는 상기 제1 레일(100a)의 상부 후면에 밀착하여 주행한다.
제1 보조바퀴(213)는 상기 자율주행대차 본체(210)가 상기 제1 레일(100a)로부터 이탈하지 않도록 상기 제1 레일(100a)의 전면 양측에 각각 밀착하고, 제2 보조바퀴(214)는 상기 자율주행대차 본체(210)가 상기 제1 레일(100a)로부터 이탈하지 않도록 상기 제1 레일(100a)의 후면 양측 하부에 각각 밀착한다.
메인 바(215)는 상기 자율주행대차 본체(210)의 양측에 수직으로 각각 설치되어 하부로 직선운동하며, 샤프트(216)는 상기 메인 바(215)의 하부 및 상기 제1 및 제2 보조바퀴(213)에 각각 체결되어 상기 메인 바(215)의 직선운동을 회전운동으로 전환시켜 상기 제1 및 제2 보조바퀴(213)를 상기 제1 레일(100a)에 밀착시킨다.
래칫기어(217)는 상기 앞바퀴(211)가 한 쪽 방향으로만 진행 가능하도록 상기 앞바퀴(211)에 체결되며, 폴(218)은 상기 래칫기어(217)에 체결되어 멈춤쇠 역할을 한다.
이에 따라, 상기 메인 바(215)는 상기 래칫 기어(217)를 이용하여 누를 때에는 하부로 내려가고, 상기 폴(218)을 들어서 올려주지 않으면 내려간 상태를 유지함으로써, 상기 자율주행대차(200)가 주행중에 상기 제1 레일(100a)로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템에서 레일 상의 자율주행대차 장착 전 및 장착 후를 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템에서 자율주행대차(200)는, 도 7의 a)에 도시된 바와 같이 레일 상에 간편하게 설치할 수 있도록 총 6개의 바퀴, 앞바퀴(211), 뒷바퀴(212), 두 개의 제1 보조바퀴(213) 및 두 개의 제2 보조바퀴(214)를 구비하지만, 도 7의 b)에 도시된 바와 같이, 단 두 번의 메인 바(215) 누름만으로도 레일(100) 상에 설치할 수 있다.
즉, 도 7의 b)에 도시된 바와 같이, 양쪽에 세로로 슬라이드 운동을 하는 메인 바(215)가 각각 하부로 눌리면 래칫 기어(217)에 의해 6개의 바퀴를 상기 레일(100)로 밀착시킴과 동시에 고정된다. 이때, 상기 레일(100) 헤드의 턱을 잡아줌으로써 레일 상의 앞바퀴 및 뒷바퀴가 충분한 접지력을 가질 수 있다. 뿐만 아니라 레일 헤드의 옆을 제1 및 제2 보조 바퀴(213, 214)로 잡아주기 때문에 자율주행대차(200)가 좌우로 흔들리는 것을 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템에서 레일 상에 장착되는 자율주행대차를 구체적으로 나타내는 도면이며, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템에서 자율주행대차의 래칫기어를 나타내는 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 양측 메인 바(215)를 각각 하부로 누르면 상기 메인 바(215)의 직선운동이 샤프트(216)로 각각 전달되어 회전운동으로 바뀌게 되고, 이러한 힘을 통하여 제1 보조바퀴(213)가 레일(100)의 헤드 옆면과 턱 부분을 잡아주게 된다. 따라서 양쪽 메인 바(215)를 눌러주는 동작 두 번으로 쉽게 자율주행대차(200)를 레일(100) 상에 설치할 수 있다. 여기서, 도 9에 도시된 바와 같이, 래칫 기어(217)는 어느 한 쪽 방향으로만 진행 가능하고 다른 방향으로 이동할 때에는 폴(218)이라는 장치를 들어주어야 움직일 수 있게 해주는 기어이다.
예를 들면, 상기 메인 바(215)가 상기 래칫 기어(217)를 이용하여 누를 때에는 용이하게 하부로 내려가지만 사용자가 폴(218)을 들어서 올려주지 않으면 내려간 상태를 그대로 유지하며, 상기 자율주행대차(200)를 상기 레일(100)에 장착한 후에 별도로 힘을 가하지 않아도 상기 자율주행대차(200)가 상기 레일(100) 상에서 흔들림 없이 주행시킬 수 있다. 또한, 상기 자율주행대차(200)를 상기 레일(100)에서 탈착하기 위해서는 상기 폴(218) 구조만 들어 올려주면 스프링에 의한 탄성에 따라 상기 자율주행대차(200)가 탈착될 수 있다.
한편, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템에서 자율주행대차 상에 형성되는 보조바퀴 및 뒷바퀴를 예시하는 도면이다.
도 10의 a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템에서 자율주행대차(200)는 주행 안정성을 높이기 위해 옆 보조바퀴(213)를 볼트와 너트를 사용하여 제작할 수 있다. 예를 들면, 볼트를 반으로 나누어 반은 암나사를 형성하고 나머지 반은 수나사로 형성하며, 이에 대응하도록 양쪽 바퀴 홀더를 제작하였다. 이로 인해 볼트를 한 방향으로 돌림으로써 양쪽의 바퀴 홀더가 조여지게 되고, 이에 따라 자율주행대차(200)의 본체(210)가 볼트와 너트 결합을 통해 레일(100) 상에 견고하게 안정적으로 장착될 수 있다.
또한, 도 10의 b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템에서 자율주행대차 본체(210)는 2개의 뒷바퀴(212)를 1개의 바퀴처럼 붙여서 사용함으로써 주행시 균형을 잃는 것을 방지할 수 있다.
한편, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템에서 자율주행대차의 주행을 스냅샷으로 나타내는 도면이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템에서 자율주행대차(200)는 레일(100) 상에 배치되어 사익 레일(100) 상부를 주행하면서 대향 레일의 온도를 측정하는 것을 확인할 수 있으며, 이때, 사용자 단말(400) 상의 레일온도 측정 어플리케이션과 블루투스 통신을 수행하여 레일온도 데이터를 수집할 수 있고, 이후, 관리자 단말(500) 상에서 분석어플리케이션에 따라 위치별 레일온도 데이터를 그래프로 표시할 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템에 따르면, 현장 유지보수 작업원이 사용자 단말의 어플리케이션을 이용하여 쉽게 조작할 수 있으며, 원하는 간격으로 연속적으로 온도를 측정하고, 이 값을 측정 시작 위치로부터 거리와 온도 그래프로 표시함으로써, 레일을 효율적으로 관리할 수 있다.
[자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 방법]
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 방법의 동작흐름도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 방법은, 먼저, 레일온도 검지기(300)가 탑재된 자율주행대차(200)를 제1 레일(100a) 상에 배치한다(S110).
다음으로, 상기 자율주행대차(200)의 본체(210)를 주행시 상기 제1 레일(100a)로부터 이탈하지 않도록 상기 제1 레일(100a)에 장착한다(S120).
다음으로, 사용자 단말(400)에 설치된 레일온도 측정 앱(410)을 통해 상기 자율주행대차(200)를 원격으로 구동 제어한다(S130). 이때, 상기 자율주행대차(200)는 상기 사용자 단말(400)을 통해 목적지에 대한 GPS 위치정보를 입력하면 목적지까지 자동으로 왕복으로 자율주행하며, 상기 레일온도 검지기(300)가 측정한 레일온도 데이터와 GPS 위치 데이터를 상호 정합(Matching)시킴으로써 위치별 레일온도 데이터를 생성할 수 있다.
다음으로, 상기 자율주행대차(200)를 주행시키면서 상기 제1 레일(100a)에 대향하는 제2 레일(100b)의 적외선 열화상 온도를 상기 레일온도 검지기(300)가 연속적으로 측정한다(S140). 이때, 상기 레일온도 검지기(300)는 상기 자율주행대차(200)가 장착된 제1 레일(100a)에 대향하는 제2 레일(100b)의 온도(100b)를 광범위로 1차적으로 측정한 후 상기 자율주행대차(200)의 위치를 바꾸어서 제2 레일(100b)의 온도를 부분적으로 정밀하게 측정하며, 상기 레일온도 검지기(300)는 레일온도 측정 범위를 지정함으로써, 레일 온도 측정시 일부분만 측정하도록 선택하거나, 전체적으로 측정하도록 선택할 수 있다. 또한, 상기 자율주행대차(200)는 이동거리 측정을 위한 카운터(Counter)를 추가로 포함하며, 상기 자율주행대차(200)가 터널 내부를 주행하면서 터널 내부에서 레일온도 측정시 터널 진입 이후 이동거리를 산출하고, 레일온도 측정 위치에 따른 데이터 정합을 수행할 수 있다.
다음으로, 상기 자율주행대차(200) 상에 설치된 GPS 모듈(220)의 위치정보와 상기 레일온도 검지기(300)가 측정한 레일온도 데이터를 정합시킨다(S150).
다음으로, 무선통신모듈(240)을 통해 상기 정합된 위치별 레일온도 데이터를 사용자 단말(400)에게 무선으로 전송한다(S160). 여기서, 상기 사용자 단말(400)은 레일온도 측정 앱(410)이 구현된 휴대폰으로서, 상기 사용자 단말(400)을 통해 자율주행대차(200)를 원격으로 제어함으로써 상기 자율주행대차(200)의 왕복 주행 및 데이터 저장을 제어하며, 상기 자율주행대차(200) 및 상기 사용자 단말(400) 간의 블루투스 또는 와이파이(WiFi)를 이용하여 무선통신을 수행할 수 있다.
다음으로, 상기 정합된 위치별 레일온도 데이터를 관리자 단말(500), 예를 들면, PC로 전달하여 그래프로 표시한다(S170).
상기 자율주행대차(200)는 주행중에 상기 제1 레일(100a)로부터 이탈하지 않도록 상기 제1 레일(100a) 상에 장착되며, 상기 레일온도 검지기(300)는 상기 자율주행대차(200)의 자율주행시 상기 제1 레일(100a)에 대향하는 제2 레일(100b)의 온도를 적외선 열화상으로 자동으로 연속적으로 측정할 수 있다.
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 레일온도 검지기가 탑재된 자율주행대차를 제1 레일에 장착하고, 자율주행대차가 제1 레일을 주행하면서 대향하는 제2 레일의 온도를 레일온도 검지기가 위치별로 연속적으로 측정할 수 있고, 또한, 위치별 레일온도 데이터를 연속적으로 관리하는 프로그램에 따라 레일온도 데이터를 관리함으로써 레일온도를 실시간 측정하지 않고도 레일온도를 예측하여 레일을 관리할 수 있다. 또한, 레일 검침원이 자율주행대차 및 어플리케이션을 통해 간편하게 조작할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 레일
100a: 제1 레일
100b: 제2 레일(대향 레일)
200: 자율주행대차
300: 레일온도 검지기
400: 사용자 단말(휴대폰)
500: 관리자 단말(PC)
210: 자율주행대차 본체
220: GPS 모듈
230: 관리 모듈
240: 무선통신모듈
250: 조명 모듈
260: 배터리
211: 앞바퀴
212: 뒷바퀴
213: 제1 보조바퀴
214: 제2 보조바퀴
215: 메인 바(Main Bar)
216: 샤프트(Shaft)
217: 래칫기어(Ratchet Gear)
218: 폴(Pawl)
231: 제어부
232: 대차 구동부
233: 데이터 수집부
234: 데이터 정합부
100a: 제1 레일
100b: 제2 레일(대향 레일)
200: 자율주행대차
300: 레일온도 검지기
400: 사용자 단말(휴대폰)
500: 관리자 단말(PC)
210: 자율주행대차 본체
220: GPS 모듈
230: 관리 모듈
240: 무선통신모듈
250: 조명 모듈
260: 배터리
211: 앞바퀴
212: 뒷바퀴
213: 제1 보조바퀴
214: 제2 보조바퀴
215: 메인 바(Main Bar)
216: 샤프트(Shaft)
217: 래칫기어(Ratchet Gear)
218: 폴(Pawl)
231: 제어부
232: 대차 구동부
233: 데이터 수집부
234: 데이터 정합부
Claims (17)
- 레일(100) 중 제1 레일(100a) 상에 장착되어 자율주행하며, 위치별 레일온도 데이터를 생성하는 자율주행대차(200);
상기 자율주행대차(200)에 탑재되며, 상기 자율주행대차(200)의 주행에 대응하여 상기 제1 레일(100a)에 대향하는 제2 레일(100b)의 레일온도를 측정하는 레일온도 검지기(300);
상기 자율주행대차(200)를 무선으로 원격 제어하고, 상기 자율주행대차(200)로부터 위치별 레일온도 데이터를 수신하는 사용자 단말(400); 및
상기 위치별 레일온도 데이터를 전달받아 그래프로 표시하는 관리자 단말(500)을 포함하되,
상기 레일온도 검지기(300)는 상기 자율주행대차(200)의 자율주행시 상기 제1 레일(100a)에 대향하는 제2 레일(100b)의 온도를 적외선 열화상 방식으로 자동으로 연속 측정하는 것을 특징으로 하는 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 자율주행대차(200)는 상기 레일온도 검지기(300)가 측정한 레일온도 데이터와 GPS 위치 데이터를 상호 정합(Matching)시킴으로써 위치별 레일온도 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 자율주행대차(200)는 상기 사용자 단말(400)을 통해 목적지에 대한 GPS 위치정보를 입력하면 상기 목적지까지 자동으로 왕복 자율주행하는 것을 특징으로 하는 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 레일온도 검지기(300)는 상기 자율주행대차(200)가 장착된 제1 레일(100a)에 대향하는 제2 레일(100b)의 온도(100b)를 광범위로 1차적으로 측정한 후 상기 자율주행대차(200)의 위치를 바꾸어서 제2 레일(100b)의 온도를 부분적으로 정밀하게 측정하는 것을 특징으로 하는 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 레일온도 검지기(300)는 레일온도 측정 범위가 지정되어 상기 제2 레일(100b)의 온도 측정시 일부분만 측정하도록 선택하거나, 전체적으로 측정하도록 선택할 수 있는 것을 특징으로 하는 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 사용자 단말(400)은 레일온도 측정 앱(410)이 구현된 휴대폰으로서, 상기 사용자 단말(400)을 통해 자율주행대차(200)를 원격으로 제어함으로써 상기 자율주행대차(200)의 왕복 주행 및 데이터 저장을 제어하며, 상기 자율주행대차(200) 및 상기 사용자 단말(400) 간의 블루투스 또는 와이파이(WiFi)를 이용하여 무선통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 자율주행대차(200)는 이동거리 측정을 위한 카운터(Counter)를 추가로 포함하며, 상기 자율주행대차(200)가 터널 내부를 주행하면서 터널 내부에서 레일온도 측정시 터널 진입 이후 이동거리를 산출하고, 레일온도 측정 위치에 따른 데이터 정합을 수행하는 것을 특징으로 하는 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 자율주행대차(200)는,
상기 제1 레일(100a)상에 배치되어 상기 제1 레일(100a)을 따라 자율주행하는 자율주행대차 본체(210);
상기 자율주행대차 본체(210) 내에 탑재되어 상기 자율주행대차(200)의 위치정보를 생성하는 GPS 모듈(220);
상기 자율주행대차 본체(210)의 구동을 제어하며, 상기 GPS 모듈(220)로부터 생성된 위치정보와 상기 레일온도 검지기(300)에서 측정된 레일온도 데이터를 정합시켜 위치별 레일온도 데이터를 생성하는 관리 모듈(230);
상기 관리 모듈(230)에 의해 생성된 위치별 레일온도 데이터를 상기 사용자 단말(400)로 전송하는 무선통신모듈(240); 및
상기 자율주행대차 본체(210) 및 레일온도 검지기(300)에 전원을 공급하는 배터리(260)를 포함하는 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 자율주행대차 본체(210) 내에 탑재되며, 상기 관리 모듈(230)의 제어 하에 상기 자율주행대차 본체(210)의 전면에 조명을 제공하는 조명 모듈(250)을 추가로 포함하는 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템. - 제8항에 있어서, 상기 관리 모듈(230)은,
상기 자율주행대차(200)가 자율주행하도록 상기 자율주행대차 본체(210)를 구동하는 대차 구동부(232);
상기 레일온도 검지기(300)가 측정한 레일온도 데이터 및 상기 GPS 모듈(220)이 생성한 자율주행대차(200)의 위치정보를 수집하는 데이터 수집부(233);
상기 데이터 수집부(233)가 수집한 레일온도 데이터 및 위치정보를 정합하여 위치별 레일온도 데이터를 생성하는 데이터 정합부(234); 및
상기 대차 구동부(232)가 상기 자율주행대차 본체(210)를 구동하도록 제어하고, 상기 데이터 정합부(234)가 위치별 레일온도 데이터를 생성하도록 제어하는 제어부(231)를 포함하는 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템. - 제8항에 있어서, 상기 자율주행대차 본체(210)는,
상기 제1 레일(100a)의 상부 전면에 밀착하여 주행하는 앞바퀴(211);
상기 제1 레일(100a)의 상부 후면에 밀착하여 주행하는 뒷바퀴(212);
상기 자율주행대차 본체(210)가 상기 제1 레일(100a)로부터 이탈하지 않도록 상기 제1 레일(100a)의 전면 양측에 각각 밀착하는 제1 보조바퀴(213);
상기 자율주행대차 본체(210)가 상기 제1 레일(100a)로부터 이탈하지 않도록 상기 제1 레일(100a)의 후면 양측 하부에 각각 밀착하는 제2 보조바퀴(214);
상기 자율주행대차 본체(210)의 양측에 각각 설치되어 하부로 직선운동하는 메인 바(215);
상기 메인 바(215)의 하부 및 상기 제1 및 제2 보조바퀴(213)에 각각 체결되어 상기 메인 바(215)의 직선운동을 회전운동으로 전환시켜 상기 제1 및 제2 보조바퀴(213)를 상기 제1 레일(100a)에 밀착시키는 샤프트(216);
상기 앞바퀴(211)가 한 쪽 방향으로만 진행 가능하도록 상기 앞바퀴(211)에 체결되는 래칫기어(Ratchet Gear: 217); 및
상기 래칫기어(217)에 체결되어 멈춤쇠 역할을 하는 폴(Pawl: 218)을 포함하는 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템. - 제11항에 있어서,
상기 메인 바(215)는 상기 래칫 기어(217)를 이용하여 누를 때에는 하부로 내려가고, 상기 폴(pawl: 218)을 들어서 올려주지 않으면 내려간 상태를 유지함으로써, 상기 자율주행대차(200)가 주행중에 상기 제1 레일(100a)로부터 이탈하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템. - a) 레일온도 검지기(300)가 탑재된 자율주행대차(200)를 제1 레일(100a) 상에 배치하는 단계;
b) 상기 자율주행대차(200)의 본체(210)를 상기 제1 레일(100a)에 장착하는 단계;
c) 사용자 단말(400)에 설치된 레일온도 측정 앱(410)을 통해 상기 자율주행대차(200)를 원격으로 구동 제어하는 단계;
d) 상기 자율주행대차(200)를 주행시키면서 상기 제1 레일(100a)에 대향하는 제2 레일(100b)의 적외선 열화상 온도를 상기 레일온도 검지기(300)가 연속적으로 측정하는 단계;
e) 상기 자율주행대차(200) 상에 설치된 GPS 모듈(220)의 위치정보와 상기 레일온도 검지기(300)가 측정한 레일온도 데이터를 정합시키는 단계;
f) 무선통신모듈(240)을 통해 정합된 위치별 레일온도 데이터를 사용자 단말(400)에게 무선으로 전송하는 단계; 및
g) 상기 정합된 위치별 레일온도 데이터를 관리자 단말(500)로 전달하여 그래프로 표시하는 단계를 포함하되,
상기 자율주행대차(200)는 주행중에 상기 제1 레일(100a)로부터 이탈하지 않도록 상기 제1 레일(100a) 상에 장착되며, 상기 레일온도 검지기(300)는 상기 자율주행대차(200)의 자율주행시 상기 제1 레일(100a)에 대향하는 제2 레일(100b)의 온도를 적외선 열화상으로 자동으로 연속적으로 측정하는 것을 특징으로 하는 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 방법. - 제13항에 있어서,
상기 f) 단계의 사용자 단말(400)은 레일온도 측정 앱(410)이 구현된 휴대폰으로서, 상기 사용자 단말(400)을 통해 자율주행대차(200)를 원격으로 제어함으로써 상기 자율주행대차(200)의 왕복 주행 및 데이터 저장을 제어하며, 상기 자율주행대차(200) 및 상기 사용자 단말(400) 간의 블루투스 또는 와이파이(WiFi)를 이용하여 무선통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 방법. - 제13항에 있어서,
상기 c) 단계의 자율주행대차(200)는 상기 사용자 단말(400)을 통해 목적지에 대한 GPS 위치정보를 입력하면 목적지까지 자동으로 왕복으로 자율주행하며, 상기 레일온도 검지기(300)가 측정한 레일온도 데이터와 GPS 위치 데이터를 상호 정합(Matching)시킴으로써 위치별 레일온도 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 방법. - 제13항에 있어서,
상기 자율주행대차(200)는 이동거리 측정을 위한 카운터(Counter)를 추가로 포함하며, 상기 자율주행대차(200)가 터널 내부를 주행하면서 터널 내부에서 레일온도 측정시 터널 진입 이후 이동거리를 산출하고, 레일온도 측정 위치에 따른 데이터 정합을 수행하는 것을 특징으로 하는 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 방법. - 제13항에 있어서,
상기 레일온도 검지기(300)는 상기 자율주행대차(200)가 장착된 제1 레일(100a)에 대향하는 제2 레일(100b)의 온도(100b)를 광범위로 1차적으로 측정한 후 상기 자율주행대차(200)의 위치를 바꾸어서 제2 레일(100b)의 온도를 부분적으로 정밀하게 측정하며, 상기 레일온도 검지기(300)는 레일온도 측정 범위를 지정함으로써, 레일 온도 측정시 일부분만 측정하도록 선택하거나, 전체적으로 측정하도록 선택할 수 있는 것을 특징으로 하는 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 방법.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020180044351A KR101939164B1 (ko) | 2018-04-17 | 2018-04-17 | 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템 및 그 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020180044351A KR101939164B1 (ko) | 2018-04-17 | 2018-04-17 | 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템 및 그 방법 |
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| KR1020180044351A KR101939164B1 (ko) | 2018-04-17 | 2018-04-17 | 자율주행대차를 이용한 레일온도 측정 시스템 및 그 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101939164B1 (ko) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102069799B1 (ko) | 2019-11-08 | 2020-03-12 | 충남대학교산학협력단 | 접촉식 온도센서를 이용한 레일온도 측정 장치 |
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