KR102120364B1 - 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템 - Google Patents

철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템에 관한 것으로, 특히 철도선로에 설치된 카메라를 이용하여 철도차량의 하부 상태를 촬영하여 그 상태를 모니터링하고 이상 발생시 이를 관제실, 기관사 및 보수자에게 통보하여 차량의 고장이나 사고를 미연에 예방하고 열차의 안전운행을 제고할 수 있는 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템에 관한 것이다.

Description

철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템{Railway Signalling System for Train-borne System and Maintenance Service Efficiency}
본 발명은 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템에 관한 것으로, 특히 철도선로에 설치된 카메라를 이용하여 철도차량의 하부 상태를 촬영하여 그 상태를 모니터링하고 이상 발생 시 이를 관제실, 기관사 및 보수자에게 통보하여 차량의 고장이나 사고를 미연에 예방하고 열차의 안전운행을 제고할 수 있는 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템에 관한 것이다.
철도는 가장 많은 승객과 화물을 수송하는 지상 운송수단으로서, 정해진 궤도 위를 안전하게 정시에 운행할 수 있는 가장 효율적인 운송수단으로 각국에서 각광을 받고 있지만 철도차량이나 시설장치의 장애발생에 따른 철도사고 발생은 바로 대형 참사로 이어지게 된다.
철도의 신호보안장치는 열차 또는 차량의 안전 운행과 수송 능률 향상을 목적으로 시설한 종합적인 설비로서, 신호보안장치에는 신호기장치, 선로전환기 장치, 궤도회로장치, 폐색장치, 연동장치, 열차자동장치, 열차자동제어장치, 열차자동운전장치, 열차집중제어장치 등이 있다. 또한 선로변의 철도시설물의 안전 이상 발생 여부를 모니터링하기 위하여 철도선로의 레일 손상, 레일 들림, 도상 자갈의 밀림 현상, 레일의 신축 유간(joint gap), 분기기의 상태 등을 점검하기 위한 장비 및 궤도를 지지하는 지반이나 교량, 터널 등의 철도 구조물을 관측하기 위한 장비들을 탑재한 조사차량을 철도 현장에서 직접 운행하며 철도 시설물 안전 이상 발생 여부를 모니터링하여 관리하고 있다.
한편, TCMS(Train Control and Monitoring System)는 최신의 하드웨어 기술과 소프트웨어 기술을 이용한 중앙 집중식 차내 정보 제어(Centralized control of on-board information) 시스템으로 직렬 전송선을 차량에 있는 터미널과 연결시켜 차내 장치들을 제어 및 모니터링 하는 기기이다.
이러한 TCMS 기술은 발전을 거듭하여, 초기에 차량에 설치된 장치들의 상태나 고장을 현시하는 정도에서 현재는 열차 승무원 지원 및 서비스 장치 제어 추진이나 제동, 신호장치와 연계를 통한 무인 차량 기술까지 다양하게 개발되어왔다.
더하여, TCMS의 목적은 승무원 운행을 지원하고 승객들에게 안전하고 편리한 서비스를 제공하며 장비의 유지 보수를 돕는 것으로, 앞으로의 TCMS는 현재보다 더욱 안전한 철도 운행에 초점이 맞춰지게 될 것이다.
하지만, 지상에서 차량의 상태를 모니터링 하는 기술은 열차 차량의 상태를 검지하는 신호보안장치로 핫박스, 끌림검지 장치 등이 있으나 차량의 상태를 정확히 검지하지 못하는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 기술로 한국공개특허공보 10-2009-0056453호(발명의 명칭: 철도차량의 안전운행용 모니터링 시스템 및 방법)와 같은 발명이 제안되었다.
특히, 본 발명에서와 같이 열차 차량 하부의 상태를 출발역부터 정차하는 역마다 영상으로 촬영하여 그 상태를 모니터링하고 이상 발생 시 이를 관제실, 기관사, 보수자에게 통보하는 시스템은 전무한 상태이다.
본 발명의 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 특히 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 철도선로에 설치된 카메라를 이용하여 철도차량의 하부 상태를 확인하여 서버 등에 전달하고, 운영자는 이를 이용하여 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명은 열차의 하부 상태를 출발역부터 정차하는 역마다 영상으로 촬영하여 그 상태를 모니터링하고 이상 발생시 이를 관제실, 기관사, 보수자에게 통보하여 철도차량시스템 유지보수 효율 향상을 제고하는데 그 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 차량에 각각 부착되어 열차의 상기 차량에 차량번호와 차량정보가 저장되는 차량식별용RFID태그부; 선로의 양 레일사이의 지면에 위치하여 상기 차량식별용RFID태그부로부터 열차의 접근을 확인하고, 상기 차량의 하부를 촬영하여 영상을 저장하고, 차량의 상태를 서버로 전송하는 현장차량감지유닛; 상기 현장차량감지유닛을 내부에 내장하는 케이스부재; 상기 현장차량감지유닛의 정보를 전송받아 분석하여 분석된 정보를 중앙제어실과 운영자에게 전송하는 서버;를 포함한다.
상기 현장차량감지유닛은 상기 차량식별용RFID태그부로부터 신호를 전달받아 상기 차량을 식별하고, 상기 차량의 접근을 감지하는 감지센서부; 상기 차량의 하부를 실시간으로 촬영하는 카메라부; 상기 카메라부가 촬영한 영상을 저장하는 영상저장부; 상기 영상을 서버로 전송하는 통신모듈부; 상기 감지센서부, 카메라부, 상기 영상저장부 및 상기 통신모듈부를 제어하는 현장컨트롤러부; 상기 감지센서부, 카메라부, 상기 영상저장부, 상기 통신모듈부, 및 상기 현장컨트롤러부에 전원을 공급하는 현장전원부;를 포함한다.
상기 케이스부재는 상면에는 내부의 카메라부의 렌즈가 위치한 영역과 일치되는 부분에 형성된 투시홀; 상기 투시홀에는 개폐가 가능한 셔터부; 현장컨트롤러부의 제어에 의해 열차가 접근하는 경우 개방되고, 열차가 통과한 후는 폐쇄되어 상기 카메라부의 렌즈를 보호하는 덮개부;를 포함한다.
상기 덮개부의 셔터부는 피에조 액추에이터 구동방식에 의해 작동된다.
상기 케이스부재는 태양광 발전부를 더 포함하고 상기 태양광 발전부는, 케이스부재의 상면에 형성되는 태양광 에너지를 전기에너지로 변환하는 셀들의 집적용 판으로 형성된 태양광모듈부재; 상기 태양광모듈부재의 셀들로부터 변환된 전기에너지를 저장하는 전기저장장치부; 상기 전기저장장치부에 저장된 전기에너지원을 교류 또는 직류로 변환시켜 현장전원부에 공급하는 전기변환모듈부; 및 상기 전기저장장치부의 전기적 저장의 성능보호, 수명예측, 충/방전 제어를 위해 배터리 셀이 최대의 성능을 발휘하면서 안전하게 사용될 수 있도록 제어하는 전기제어모듈부;를 포함하고, 상기 전기저장장치부, 상기 전기변환모듈부 및 상기 전기제어모듈부는 태양광모듈부재와 일체로 형성된다.
상기 태양광모듈부재는 상면을 모래나 이물질로부터 보호하고 태양광 발전효율을 유지시키도록 투명한 코팅막이 형성된다.
상기 코팅막은, 탄소소재를 포함하고, 그래핀, 그래핀 옥사이드, 그래파이트, 그래파이트 옥사이드, 풀러렌, REDUCE GRAPHENE OXIDE, 탄소나노튜브, SWCNT, MWCNT 및 카본블랙 중 하나 이상을 포함한다.
상기 탄소소재는, MWCNT 70 내지 90중량%, SWCNT 2 내지 10 중량%, 카본블랙 3 내지 10 중량% 및 그래핀옥사이드 5 내지 10 중량%를 포함한다.
상기 현장전원부에는 전기를 공급하는 압전소자발전부에서 발전되는 전원을 입력하는 입력포트;를 더 포함하고, 상기 압전소자발전부는 철도차량 운행 시 발생하는 진동에 의해 압전소자로 AC 전류 및 전압으로 변환하는 트랜스포머부재; 상기 트랜스포머부재에서 발생하는 AC전류를 DC전류로 변환하는 정류회로부재; 상기 정류회로부재를 통해 변환된 전류를 캐패시터에 저장하는 압전에너지 저장부재; 상기 압전에너지저장부재를 통해 저장된 전원을 축전지에 충전될 수 있는 전압으로 강압 또는 승압하는 DC 레귤레이터를 포함하는 압전에너지변환부재; 및 상기 압전에너지변환부재를 통해 변환된 전류를 충전하는 축전지;를 포함한다.
상기 케이스부재는 외측면에 열차단 페인트가 코팅되고, 하측에는 열차의 진동에 의한 충격을 방지하도록 방진고무 또는 스프링으로 구성되는 완충부;를 더 포함한다.
상기 서버는 상기 현장차량감지유닛과 네트워크로 연결된 서버통신부; 상기 철도차량의 시발역에서 촬영된 영상이 저장되는 제1데이터, 상기 철도차량이 중간정차역에서 촬영된 영상이 저장되는 제2데이터, 상기 철도차량이 마지막으로 도착하는 종착역에서 촬영된 영상이 저장되는 제3데이터를 포함하고, 철도차량마다 부여된 철도차량번호가 저장되는 데이터베이스부; 상기 데이터베이스부에서의 정보를 전달받아 미리 저장된 철도차량 하부의 영상데이터와 제1데이터, 제2데이터 또는 제3데이터 중 어느 하나 이상의 데이터를 분석하여 상기 철도차량의 이상여부 또는 상기 철도차량이 운행하는 구간의 이상여부를 분석하는 정보분석부; 상기 정보분석부에서의 분석된 정보를 기반으로, 상기 철도차량의 정차 및 출발에 관한 제어 신호를 중앙제어실로 전달하고, 카메라부 및 셔터부의 동작을 제어하는 서버제어부;를 포함한다.
상기 현장전원부는 상기 변류부의 전원과 외부의 전원을 입력받는 외부전원입력포트와 전원생성부로 구성되되, 상기 전원생성부는 상기 전원입력포트에서 연결되는 1계전원생성부와 2계전원생성부로 나뉘며,상기 한쌍의 1계전원생성부와 2계전원생성부에 설치되는 한쌍의 출력변압기와 상기 한쌍의 1계전원생성부와 2계전원생성부의 바이패스 라인에 설치되는 바이패스용 무순단이중화절체스위치부와 상기 바이패스용 무순단이중화절체스위치부의 후단인 바이패스 라인 출력 측에 추가되는 병렬 연계용 무순단이중화절체스위치부를 포함하고, 상기 1계전원생성부와 2계전원생성부의 출력변압기 2차측은 직렬로 연결되어, 상기 1계 및 2계전원생성부의 인버터부 출력전압에 비대칭적 편차가 발생했을 때 단순 전압강하만 일어나도록 하여 전력 생성부 결함발생원인과 고장전류의 부하계통 파급 및 정전사고원인을 차단하고, 상기 1계전원생성부에 FAIL이 발생함과 동시에 무정전으로 상기 병렬 연계용 무순단이중화절체스위치부에 동작전압이 투입되고 정상인 상기 2계전원생성부의 출력전원이 병렬연계용 무순단이중화절체스위치부를 거쳐 FAIL 상태인 상기 1계전원생성부의 출력변압기를 여자 시켜 정상적인 출력전압이 연속하여 공급되도록 하며, 상기 1계전원생성부와 2계전원생성부의 출력변압기 출력 측 전압의 범위 또는 인버터부 출력전압위상이 일정치 이상으로 차이가 발생하더라도 단순 전압변동현상만이 발생하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템은 철도선로에 설치되어 있는 카메라의 데이터를 받은 후 영상 처리 기술을 이용해 열차 차량의 하부의 이상여부를 감지하고, 이를 자동 제어에 활용하여 운행 중 발생하는 철도 사고를 줄일 수 있는 수단을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 본 발명의 실시 예에 따른 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템은 종래에는 사람이 눈으로 직접하면서 확인해야만 알 수 있었던 구간별 이상징후를 용이하게 인지할 수 있어, 철도사고의 예방성이 높은 특징이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템은 태양광 에너지를 이용함으로써, 비상 시 카메라의 전원으로 이용될 수 있어 에너지 효율성이 높은 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템은 압전소자를 이용한 발전방식을 채택함에 따라, 철도차량이 운행되며 발생하는 에너지를 이용하여 전기에너지를 절약할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 본 발명의 실시 예에 따른 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템은 비상 시, 덮개가 덮어짐에 따라 카메라의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템을 나타낸 도면
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템의 감지센서부가 설치된 케이스부재의 배치와 차량식별용RFID태그부의 구성을 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템의 서버를 중심으로 각 구성요소간의 연결을 설명하기 위한 도면
도 3a는 일 실시예에 따른 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템 중 케이스부재의 사시도
도 3b는 도 3a에 도시된 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템 중 케이스부재의 평면도
도 3c는 도 3a에 도시된 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템 중 케이스부재의 단면도
도 4a는 일 실시예에 따른 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템 중 카메라부 및 셔터부의 구동을 설명하기 위한 사시도
도 4b는 도 4a에 도시된 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템 중 카메라부 및 셔터부의 구동을 설명하기 위한 평면도
도 4c는 도 4a에 도시된 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템 중 카메라부 및 셔터부의 구동을 설명하기 위한 단면도
도 5a는 다른 실시 예에 따른 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템의 태양광 발전부를 나타내기 위한 사시도
도 5b는 도 5a에 도시된 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템의 태양광 발전부를 나타내기 위한 평면도
도 5c는 도 5a에 도시된 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템의 태양광 발전부를 나타내기 위한 단면도
도 6a는 다른 실시 예에 따른 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템의 태양광 발전부, 카메라부 및 셔터부의 구동을 설명하기 위한 사시도
도 6b는 도 6a에 도시된 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템의 태양광 발전부, 카메라부 및 셔터부의 구동을 설명하기 위한 평면도
도 6c는 도 6a에 도시된 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템의 태양광 발전부, 카메라부 및 셔터부의 구동을 설명하기 위한 단면도
도 7은 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템의 태양광 발전부 상측에 형성된 코팅막을 설명하기 위한 도면
도 8a는 본 발명의 케이스부재가 이동식 연결취부대와 결합하여 선로의 레일에 설치된 상태를 설명하기 위한 단면도
도 8b는 도 8a에 도시된 구성의 사시도
도 9는 현장전원부의 회로도
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템은 철도차량(10), 차량식별용RFID태그부(11), 철도 선로(20), 기본레일(21), 침목(22), 현장차량감지유닛(100), 서버(200), 데이터베이스부(220), 정보분석부(230), 운영자 컴퓨터(260), 중앙제어실(250), 현장차량감지유닛(100)을 포함하는 케이스부재(500), 케이스연결부재(510), 연결부결합부재(520), 현장차량감지유닛(100)에 포함되는 카메라부(120), 감지센서부(110), 덮개부(170), 셔터부(172) 등으로 구성된다.
이들을 보호하기 위해 본 발명은 케이스부재(500), 케이스연결부재(510), 연결부결합부재(520), 카메라부재(600), 감지센서부재(610), 덮개부재(620), 셔터부재(630), 통신모듈부재(640), 중계용박스(700) 및 완충부(900) 등을 포함할 수 있다.
차량식별용RFID태그부(11)는 기관차, 객차, 화물차, 차장차 등을 포함하는 각 차량에 관한 차량번호와 차량정보가 저장되어 상기 차량에 각각 부착된다.
현장차량감지유닛(100)은 선로의 양 레일사이의 지면에 위치하여 상기 차량식별용RFID태그부(11)로부터 열차의 접근을 확인하고, 상기 차량의 하부를 촬영하여 영상을 저장하고, 차량의 상태를 서버로 전송하는 유닛이다.
이를 위해 현장차량감지유닛(100)은 상기 차량식별용RFID태그부(11)로부터 신호를 전달받아 상기 차량을 식별하고, 상기 차량의 접근을 감지하는 감지센서부(110), 상기 차량의 하부를 실시간으로 촬영하는 카메라부(120), 상기 카메라부가 촬영한 영상을 저장하는 영상저장부(130), 상기 영상을 서버로 전송하는 통신모듈부(140), 상기 감지센서부(110), 상기 카메라부(120), 상기 영상저장부(130), 및 상기 통신모듈부(140)를 제어하는 현장컨트롤러부(150), 상기 감지센서부(110), 상기 카메라부(120), 상기 영상저장부(130), 상기 통신모듈부(140), 및 상기 현장컨트롤러부(150)에 전원을 공급하는 현장전원부(160)를 포함한다.
상기 감지센서부(110)는 선로의 양 레일사이의 지면에 위치한 현장차량감지유닛(100)에 구비되고, 철도차량(10)의 차량식별용RFID태그부(11)로부터 신호를 전달받아 이를 식별하여 어떤 철도차량이 접근하는 지를 감지할 수 있다. 상기 감지센서부(110)는 RFID 리더를 포함한다.
상기 현장차량감지유닛(100)을 보호하기 위해 케이스부재(500)의 내부에 내장한다.
상기 케이스부재(500)의 상면에는 내부의 상기 카메라부(120)의 렌즈가 위치한 영역과 일치되는 부분에 투시홀(171)이 형성되고, 상기 투시홀(171)에는 개폐가 가능한 셔터부(172)를 구비한다.
따라서 카메라부(120)는 현장차량감지유닛(100)에 구비되어 상기 투시홀(171)을 통해 철도차량(10)의 하부를 실시간으로 촬영할 수 있다.
따라서 상기 투시홀(171)과 셔터부(172)는 상기 현장컨트롤러부(150)의 제어에 의해 열차가 접근하는 경우 개방되고, 열차가 통과한 후는 상기 카메라부(120)의 렌즈를 보호하는 셔터부(172)가 폐쇄된다.
통신모듈부재(640)는 현장컨트롤러부(150)와 전기적으로 연결되어 유선통신 또는 무선통신이 가능하다. 또한, 통신모듈부재(640)는 셔터부재(630)의 렌즈가 구동되도록 셔터부재(630) 또는 카메라부재(600)와 유선통신 또는 무선통신방식으로 연결될 수 있다.
덮개부(170)의 상측부에 위치한 셔터는 감지센서부(110)에서의 감지 신호를 전달받아, 철도차량(10)이 설정된 영역에 접근되는 경우 개방되고, 철도차량(10)이 설정된 영역을 벗어나게 됨에 따라 카메라부(120)의 동작이 중지되면서, 셔터부가 폐쇄되어 카메라부(120)를 보호한다.
상기 덮개부(170)의 셔터부(172)는 피에조 액추에이터 구동방식에 의해 작동되는 것이 바람직하다.
구체적으로, 덮개부(170)는 철도차량(10)이 접근되는 경우 카메라부(120) 개방됨에 따라 덮개부(170)의 중앙에 위치한 셔터부(172)는 카메라부(120)의 렌즈가 철도차량(10)의 하부를 측정할 수 있도록 개방될 수 있다. 즉, 철도차량(10)이 설정된 영역을 벗어나게 됨에 따라 카메라부(120)가 동작이 중지되는 경우, 카메라부재(600)를 보호하도록 덮개부재(620)의 중앙에 위치한 셔터부재(630)가 폐쇄되어 카메라부(120)의 렌즈를 보호하는 덮개 역할을 수행할 수도 있다.
데이터베이스부(220)에는 철도차량(10)이 처음 출발하는 시발역에서 촬영되어 저장되는 제1데이터, 철도차량(10)이 중간정차역에서 촬영되어 저장되는 적어도 하나 이상의 제2데이터, 철도차량(10)이 마지막으로 도착하는 종착역에서 촬영되어 저장되는 제3데이터가 저장되고, 철도차량(10)마다 부여된 철도차량번호가 저장될 수 있다.
현장컨트롤러부(150)는 미리 데이터베이스부(220)에 저장된 철도차량 하부의 영상데이터와 제1데이터, 제2데이터 또는 제3데이터 중 어느 하나 이상의 데이터를 분석하여 철도차량(10)의 이상여부 또는 철도차량이 운행하는 구간의 이상여부를 분석할 수 있다.
구체적으로, 현장컨트롤러부(150)는 데이터베이스부(220)에 저장된 철도차량(10)이 처음 출발하는 시발역(1)에서 촬영되어 저장되는 제1데이터, 철도차량(10)이 중간정차역(2)에서 촬영되어 저장되는 적어도 하나 이상의 제2데이터, 철도차량(10)이 마지막으로 도착하는 종착역(3)에서 촬영되어 저장되는 제3데이터를 각각 비교하여, 서버(200)로 철도차량 또는 철도차량이 운행되는 선로 구간에 대한 이상여부 및 정상상태에 대한 정보를 전달할 수 있다.
예를 들어, 현장컨트롤러부(150)는 철도차량(10)이 처음 출발하는 시발역(1)에서 촬영되어 저장되는 제1데이터와 철도차량(10)이 중간정차역(2)에서 철도차량(10)의 하부 상태를 확인하여, 철도차량(10) 하부에 이상이 발생했을 경우, 철도차량(10)이 처음 출발하는 시발역(1)에서 촬영되어 저장되는 제1데이터와 철도차량(10)이 중간정차역(2) 사이의 어느 구간이 이상이 발생했다고 판단되도록 설정된 프로그램에 따라, 통신모듈부(140)를 통해 운영자 또는 관리자에게 이상 신호에 대한 정보를 전달하도록 구성될 수 있다.
종합하면, 상기 현장차량감지유닛(100)과 네트워크로 연결된 서버(200)는 상기 현장차량감지유닛과 네트워크로 연결된 서버통신부(240), 상기 철도차량의 시발역에서 촬영된 영상이 저장되는 제1데이터, 상기 철도차량이 중간정차역에서 촬영된 영상이 저장되는 제2데이터, 상기 철도차량이 마지막으로 도착하는 종착역에서 촬영된 영상이 저장되는 제3데이터를 포함하고, 철도차량마다 부여된 철도차량번호가 저장되는 데이터베이스부(220), 상기 데이터베이스부(220)에서의 정보를 전달받아 미리 저장된 철도차량 하부의 영상데이터와 제1데이터, 제2데이터 또는 제3데이터를 분석하여 상기 철도차량의 이상여부 또는 상기 철도차량이 운행하는 구간의 이상여부를 분석하는 정보분석부(230), 상기 정보분석부(230)에서의 분석된 정보를 기반으로, 상기 철도차량의 정차 및 출발에 관한 제어 신호를 중앙제어실(250)로 전달하고, 상기 카메라부 및 상기 셔터부의 동작을 제어하는 서버제어부(210)를 포함한다.
현장 전원부(160)는 전기를 공급하는 압전소자발전부에서 발전되는 전원을 입력하는 입력포트;를 더 포함한다.
상기 압전소자발전부는 철도차량 운행 시 발생하는 진동에 의해 압전소자로 AC 전류 및 전압으로 변환하는 트랜스포머부재; 상기 트랜스포머부재에서 발생하는 AC전류를 DC전류로 변환하는 정류회로부재; 상기 정류회로부재를 통해 변환된 전류를 캐패시터에 저장하는 압전에너지저장부재, 상기 압전에너지저장부재를 통해 저장된 전원을 축전지에 충전될 수 있는 전압으로 강압 또는 승압하는 DC 레귤레이터를 포함하는 압전에너지변환부재 및 상기 압전에너지변환부재를 통해 변환된 전류를 충전하는 축전지를 포함한다.
운영자 컴퓨터(260)은 적어도 어느 하나의 철도차량(10)의 운행에 관한 정보를 전달받고, 서버 제어부(210)와 유선통신 또는 무선통신 방식으로 연결될 수 있다.
운영자 컴퓨터(260)는 서버(200)와 무선 통신 또는 유선 통신으로 연결될 수 있다. 또한, 운영자 컴퓨터(260)는 서버 제어부(210)로부터 상태 정보를 전달받을 수 있다.
스마트기기는 컴퓨터, 스마트폰 및 태블릿 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 스마트기기는 인터넷을 통해 서버 제어부(210)로 제어 명령을 전송하거나 확인 정보를 전송받을 수도 있다. 이에 따라, 운영자는 중앙제어실(250)에 있지 않고, 순찰 또는 외부 업무를 수행하면서도 철도차량(10)이 안전하게 운행하는지 확인할 수 있다.
중앙제어실(250)은 철도 관제 시스템의 구성요소일 수 있다. 또한, 중앙제어실(250)은 서버 제어부(210), 운영자 컴퓨터(260) 또는 스마트기기(300)와 무선 통신 또는 유선 통신으로 연결될 수 있다. 중앙제어실(250)은 서버 제어부(210)를 제어하도록 구성될 수 있다.
중계용박스(700)는 현장 차량 감지유닛(100)과 서버(200)와 정보를 송수신하는 중계장비와, 현장전원부(160)에 외부에서 전원을 공급하기 위한 전원공급용 장치 등을 내장한다.
또한, 상기 중계용박스(700)는 철도차량(10)이 운행되는 구간마다 설치되고, 철도선로의 구간별 각각 200~800 미터로 이격되어 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 카메라부(120), 감지센서부(110), 덮개부(170) 및 셔터부(172)는 케이스부재(500)에 형성될 수 있다.
구체적으로, 덮개부(170)는 케이스부재(500)의 상측에 배치될 수 있다.
셔터부재(630)는 덮개부(170) 중앙에 배치될 수 있다. 셔터부재(630) 하측에는 카메라부(120)가 배치될 수 있다. 또한, 셔터부(172)는 현장컨트롤러부(150)에 의해 개폐될 수 있다. 또한, 셔터부(172)는 방수가 되도록 방수막이 표면에 도포될 수 있다.
케이스부재(500)는 열차단 페인트가 코팅될 수 있다. 이에 따라, 여름철 높은 온도에 노출이 되어 있어도 케이스부재(500)에 설치된 구성품들이 열손실로 인해 발생할 수 있는 고장확률을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 케이스부재(500)는 방수가 되도록 방수막이 표면에 도포될 수 있다.
또한, 케이스부재(500)는 진동에 의한 충격을 방지하도록 케이스부재(500) 하측에 완충부(900)가 형성될 수 있다. 여기서 완충부(900)는 방진고무 또는 스프링으로 구성될 수 있다.
또한, 케이스부재(500)와 철도선로의 기본레일이 서로 결합되도록 기본레일의 단부를 연결하기 위해서 기본레일의 하부와 이음매 구조로 결합될 수 있다.
구체적으로, 케이스부재(500)는 케이스연결부재(510) 및 연결부결합부재(520)를 포함할 수 있다. 케이스연결부재(510)는 케이스부재(500)의 일측과 연결될 수 있다. 케이스연결부재(510)는 적어도 하나 이상으로 형성될 수 있다.
연결부결합부재(520)는 케이스연결부재(510)의 일면에 형성될 수 있다. 연결부결합부재(520)는 기본레일의 하부와 결합되도록 볼트 및 너트를 이용하여 이음매 구조로 결합될 수 있다.
또는, 연결부결합부재(520)는 지면과 밀접하도록 배치되어, 연결부결합부재(520)의 홀 사이로 앵커볼트가 지면에 고정되도록 하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 케이스부재(500)의 외부 표면부에는 태양광 발전부(800)를 더 포함한다.
상기 태양광 발전부(800)은 케이스부의 상면에 형성되는 태양광 에너지를 전기에너지로 변환하는 셀들의 집적용 판으로 형성된 태양광모듈부재(810), 상기 태양광모듈부재의 셀들로부터 변환된 전기에너지를 저장하는 전기저장장치부(820), 상기 전기저장장치부에 저장된 전기에너지원을 교류 또는 직류로 변환시켜 현장전원부에 공급하는 전기변환모듈부(830), 상기 전기저장장치부의 전기적 저장의 성능보호, 수명예측, 충/방전 제어를 위해 배터리 셀이 최대의 성능을 발휘하면서 안전하게 사용될 수 있도록 제어하는 전기제어모듈부(840)을 포함한다.
상기 전기저장장치부(820), 상기 전기변환모듈부(830) 및 상기 전기제어모듈부(840)은 태양광모듈부재(810)과 일체로 형성된다.
상기 태양광모듈부재(810)은 상면을 모래나 이물질로부터 보호하고 태양광 발전효율을 유지시키도록 투명한 코팅막이 형성된다.
왜냐하면 열차가 공기를 밀면서 지나가는 속도가 빠르면 표면에서 발생한 분진을 태양광모듈부재(810)의 표면에 이동시켜 발전 효율을 낮출 수 있기 때문에 이를 방지할 수 있는 코팅막을 제조시부터 형성 시킨다.
상기 코팅막은 주로 탄소소재로 이루어져 있고, 그래핀, 그래핀 옥사이드, 그래파이트, 그래파이트 옥사이드, 풀러렌, REDUCE GRAPHENE OXIDE, 탄소나노튜브, SWCNT, MWCNT 및 카본블랙 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 탄소소재는 MWCNT 70 내지 90중량%, SWCNT 2 내지 10 중량%, 카본블랙 3 내지 10 중량% 및 그래핀옥사이드 5 내지 10 중량%를 포함한다.
또한 상기 케이스부재(500)는 외측면에 열차단 페인트가 코팅되고, 하측에는 열차의 진동에 의한 충격을 방지하도록 방진고무 또는 스프링으로 구성되는 완충부를 더 포함할 수 있다.
도 5a는 다른 실시 예에 따른 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템의 태양광 발전부를 나타내기 위한 사시도이고, 도 5b는 도 5a에 도시된 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템의 태양광 발전부를 나타내기 위한 평면도이며, 도 5c는 도 5a에 도시된 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템의 태양광 발전부를 나타내기 위한 단면도이다.
도 6a는 다른 실시 예에 따른 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템의 태양광 발전부, 카메라부 및 셔터부의 구동을 설명하기 위한 사시도이고, 도 6b는 도 6a에 도시된 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템의 태양광 발전부, 카메라부 및 셔터부의 구동을 설명하기 위한 평면도이며, 도 6c는 도 6a에 도시된 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템의 태양광 발전부, 카메라부 및 셔터부의 구동을 설명하기 위한 단면도이다.
그리고, 도 7은 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템의 태양광 발전부 상측에 형성된 코팅막을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 7에 도시된 본 발명의 다른 실시 예에 따른 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템은 도 3 내지 도 4와 대비하여, 태양광 발전부가 추가로 형성되어 있는 것을 제외하고는 동일한 구성요소를 포함한다. 따라서, 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하고, 동일한 구성요소에 대한 중복된 설명은 생략하고, 변경된 구성요소를 중심으로 설명하기로 한다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 덮개부재(620)는 상측에 태양광 발전부(800)를 더 포함할 수 있다. 도면 5 내지 도 7을 참조하면, 덮개부의 상측에 형성된 태양광 발전부(800)를 확인할 수 있다.
태양광 발전부(800)는 태양광모듈부재(810), 전기저장장치부(820), 전기변환모듈부(830) 및 전기제어모듈부(840)를 포함할 수 있다.
태양광모듈부재(810)는 태양광 에너지를 흡수하는 셀들의 집적용 기판으로 형성될 수 있다.
전기저장장치부(820)는 태양광모듈부재(810)에서 생성된 태양광에너지를 전기의 형태로 변환하여 충전한다.
전기변환모듈부(830)는 전기저장장치부(820)에 직류의 전기에너지원을 교류 또는 직류로 변환시켜 공급할 수 있다.
전기제어모듈부(840)는 전기저장장치부(820)의 전기적 저장의 성능보호, 수명예측, 충전 또는 방전 제어를 위해 배터리 셀이 최대의 성능을 발휘하면서 안전하게 사용될 수 있도록 제어하는 역할을 수행한다.
또한, 태양광모듈부재(810)에 전기저장장치부(820), 전기변환모듈부(830) 및 전기제어모듈부(840)가 일체형으로 구성될 수 있다.
*이와 같은 구성을 가짐에 따라, 태양광 발전부(800)는 현장전원부(160)로 전기를 공급하게 되며, 상기의 태양광 발전부(800)는 케이스부재(500)와 결합되어 형성되거나, 중계용박스(700)에 형성될 수 있다. 즉, 태양광모듈부재(810)는 덮개부(170)와 중개용박스(700)의 상면에 설치되고, 전기저장장치부(820), 전기변환모듈부(830) 및 전기제어모듈부(840)는 케이스부재(500)와 중계용박스(700)의 내부에 장착될 수 있다.
또한, 태양광 발전부(800) 상측에는 투명한 코팅막(850)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 코팅막은 태양광모듈부재(810) 상측에 형성될 수 있다.
태양광 발전부(800)는 상측에 태양광모듈부재(810)를 돌, 모래 또는 이물질로부터 보호하면서 태양광 발전효율을 유지시키도록 투명한 코팅막이 형성될 수 있다.
코팅막은 탄소소재를 포함할 수 있다. 또한, 코팅막은 그래핀, 그래핀 옥사이드, 그래파이트, 그래파이트 옥사이드, 풀러렌, REDUCE GRAPHENE OXIDE, 탄소나노튜브, SWCNT, MWCNT 및 카본블랙 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
여기에서, 탄소소재는 MWCNT 70 내지 90중량%, SWCNT 2 내지 10 중량%, 카본블랙 3 내지 10 중량% 및 그래핀옥사이드 5 내지 10 중량%로 구성됨이 바람직하다. 위와 같은 비율로 구성됨에 따라, 태양광 발전효율을 그대로 유지시키면서도 태양광모듈부재(810)를 돌 또는 이물질로부터 보호할 수 있는 강도를 확보할 수 있으며, 폭우나 폭설 또는 강력한 복사열에 의해 발생할 수 있는 태양광모듈부재(810)의 파손을 방지할 수 있는 기계적 물성치를 확보할 수 있다.
아울러, 다른 실시 예로 본 발명은 현장전원부(160)에 전기를 공급하는 압전소자발전부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
압전소자발전부는 트랜스포머부재, 정류회로부재, 압전에너지저장부재, 압전에너지변환부재 및 축전지를 포함하는데, 압전소자발전부의 정류회로부재, 압전에너지저장부재, 압전에너지변환부재 및 축전지는 케이스부재(500)와 수용되어 형성되거나, 중계용박스(700)에 수용되어 형성될 수 있다.
트랜스포머부재는 기본레일(21)과 철도침목(22) 사이에 형성될 수 있다. 트랜스포머부재는 철도침목(22)의 하단에 형성된 압전소자를 통해 발생하는 전류를 전기적으로 연결하여, 압전소자에 의해 발생한 전류를 축전지에 충전할 수 있는 전류로 변환하도록 압전소자에서 발생하는 AC 전류 및 전압을 변화할 수 있다.
압전에너지저장부재는 정류회로부재를 통해 변환된 전압을 2차 전지 등에 저장하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 압전에너지변환부는 압전에너지저장부재를 통해 저장된 전압을 축전지에 충전될 수 있는 전압으로 강압 또는 승압하는 DC 레귤레이터를 포함할 수 있다.
축전지는 압전에너지변환부재를 통해 변환된 전류를 충전할 수 있다.
또한, 본 발명의 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템 중 케이스부재(500)는 별도의 휴대형 연결취부대를 이용하여 선로의 레일에 설치될 수 있다. 참고하면, 도 8a 본 발명의 케이스부재가 휴대형 연결취부대와 결합하여 선로의 레일에 설치된 상태를 설명하기 위한 단면도이고, 도 8b는 도 8a에 도시된 구성의 사시도이다. 본 발명의 휴대형 연결취부대는 역구내 뿐만 아니라 차량의 상태를 모니터링하기 위한 선로의 상태가 양호하지 못하 특별한 개소에 설치하여 차량을 모니터링할 수 있는 장점이 있다.
구체적으로, 본 발명의 케이스부재(500)는 도 8a 및 도 8b에 도시된 휴대형 연결취부대와 결합될 수 있다. 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 휴대형 연결취부대는 기준판(360)과, 지지부재(362) 및 고정부재(370)를 포함한다.
기준판(360)은 선로의 바닥에 배치되고, 구조를 견고히 하도록 목판이나 합성수지판으로 구성될 수 있다. 또한, 기준판(360)은 선로의 바닥으로부터 수평상태를 조절하는 수평조절부재(350)를 더 포함한다. 수평조절부재(350)는 기준판(360)의 외측에 고정되는 지지너트(351) 및 지지너트(351)에 나사결합되어 바닥에 지지되는 지지볼트(352)로 구성될 수 있다.
따라서, 지지너트(351)에 나사결합된 지지볼트(352)를 조이면 지지볼트(352)가 지면에 지지되므로 기준판(360)이 선로의 바닥으로부터 이격되고, 지지볼트(352)를 풀면 선로의 바닥에서 지지볼트(352)가 이격되므로 기준판(360)이 선로의 바닥에 밀착된다.
이와 같이, 선로의 바닥에 약간의 요철이 형성된 경우 기준판(360)이 선로의 바닥에 밀착되지 못하기 때문에, 지지볼트(352)를 선로의 바닥에 밀착시켜서 기준판(360)의 흔들림을 방지할 수 있다.
지지부재(362)는 기준판(360)이 선로의 바닥에 밀착되어서 고정되도록 기준판(360)의 양측에 각기 마련되어 선로의 레일에 착탈가능하게 지지된다.
이러한, 지지부재(362)는 기준판(360)의 양측에 각각의 일단이 회전가능하게 고정되고 길이방향으로 신축가능한 지지바디(310) 및 지지바디(310)의 단부에 형성되어 레일의 측단에 끼워져서 고정되는 집게형태의 지지편(320)을 포함한다.
따라서, 선로의 바닥에 기준판(360)이 위치된 상태에서 지지바디(310)가 기준판(360)에서 회전되어서 지지편(320)이 레일의 측단에 끼워져서 고정되므로, 기준판(360)이 선로의 바닥에 밀착된 상태로 고정될 수 있다.
또한, 지지바디(310)는 내부가 중공되고 회전핀(312)에 의해 기준판(360)에 회전가능하게 고정되는 메인지지관(311)과 메인지지관(311)에 삽입되어 슬라이딩되는 서브지지관(313) 및 메인지지관(311)의 내측에 일단이 고정되고 서브지지관(313)에 타단이 고정되어 메인지지관(311)에서 서브지지관(313)을 탄력지지하는 탄성체를 포함한다.
여기서, 탄성체가 내장된 상태에서 메인지지관(311)은 회전핀(312)에 의해 기준판(360)에 회전가능하게 고정되고, 서브지지관(313)은 지지편(320)에 고정된다.
따라서, 서브지지관(313)을 메인지지관(311)으로 삽입시킨 상태에서 서브지지관(313)의 지지편(320)을 레일에 지지시킨 후에 삽입된 서브지지관(313)을 놓으면 수축되었던 탄성체가 신장되어 메인지지관(311)에서 서브지지관(313)이 돌출되면서 레일을 견고하게 지지될 수 있다.
여기서, 탄성체가 내장된 메인지지관(311)과 서브지지관(313)은 복수로 구성되어 기준판(360)의 일측에 각기 설치될 수 있어서, 레일의 측단을 동시에 지지하므로 기준판(360)을 더욱 견고하게 고정할 수 있고, 열차의 이동시 상하로 진동하는 레일에 의해 용이하게 신축되어서 레일의 하중이 기준판(360)에 전달되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 지지바디(310)는 서브지지관(313)에는 측방으로 관통되게 형성되는 나사탭과, 나사탭에 대응되도록 메인지지관(311)에 측방으로 관통되게 형성되는 장홀 및 장홀에 관통된 상태로 나사탭에 나사결합되어 장홀을 따라 이동하는 가이드볼트를 포함한다.
따라서, 가이드볼트가 장홀에 관통된 상태로 나사탭에 나사결합됨에 따라 탄성체가 내장된 메인지지관(311)과 서브지지관(313)은 서로 분리되지 않는 상태를 유지하면서 장홀의 길이만큼 신축될 수 있다.
여기서, 가이드볼트의 결합에 의해 메인지지관(311)과 서브지지관(313)은 서로 분리되지 않으면서, 내장된 탄성체에 탄력적으로 지지될 뿐만 아니라, 탄성체의 양단이 메인지지관(311)과 서브지지관(313)에 각기 연결되지 않아도 된다.
그리고, 지지부재(362)는 기준판(360)으로 부터 지지바디(310)의 펼쳐진 각도를 조절하는 각도조절부(324)를 더 포함한다.
이러한, 각도조절부(324)는 지지바디(310)에 고정되는 각도조절너트(341)와, 각도조절너트(341)에 대응되면서 기준판(360)에 형성되고 내부가 관통된 베이스링(342) 및 베이스링(342)을 관통하면서 각도조절너트(341)에 나사결합되는 각도조절볼트(343)를 포함한다.
여기서, 각도조절너트(341)는 지지바디(310)의 메인지지관(311)들에 양단이 고정되는 가로바(315)에 고정되는 것이 바람직하다.
따라서, 각도조절볼트(343)를 베이스링(342)에 관통시키면서 각도조절너트(341)에 나사결합시킨 상태에서 각도조절볼트(343)를 조이면 지지바디(310)가 회전핀(312)을 축으로 회전되면서 기준판(360)에 가까워지고 각도조절너트(341)를 풀면 지지바디(310)가 회전핀(312)을 축으로 반대방향으로 회전되면서 기준판(360)에서 멀어지게 된다.
이때, 지지편(320)을 레일의 측단에 끼운 상태에서 각도조절볼트(343)를 조이면 지지바디(310)가 기준판(360)과 레일의 사이에서 고정된 상태를 견고하게 유지할 수 있다.
고정부재(370)는 기준판(360)에 케이스부재(500)를 고정시킨다. 이러한, 고정부재(370)는 기준판(360)에 고정된 고정너트(371)와, 케이스부재(500)에 형성된 케이스연결부재(510) 등을 관통하여서 고정너트(371)에 고정되는 고정볼트(372)를 포함한다.
따라서, 고정볼트(372)를 케이스부재(500)에 관통시킨 상태로 고정너트(371)에 나사결합시켜서 조이면 케이스부재(500)가 기준판(360)에 고정된다.
상기 고정부재(370)는 기준판(360)에서 케이스부재(500)의 높이를 조절하도록 고정볼트(372)가 관통되는 홀이 형성된 높이조절블록(390)을 더 포함한다.
따라서, 기준판(360)에 높이조절블록(390)을 안착시키고 케이스부재(500)를 안착시킨 상태에서 고정볼트(372)를 케이스부재(500)와 높이조절블록(390)을 관통시키면서 고정너트(371)에 나사결합시킬 수 있다.
따라서, 케이스부재(500)는 높이조절블록(390)에 의해 기준판(360)으로부터 높이조절블록(390)의 높이만큼 높은 위치에 고정될 수 있다.
즉, 높이가 높은 규격의 레일의 사이에 케이스부재(500)를 설치하고자 하는 경우, 높이조절블록(390)을 기준판(360)과 케이스부재(500)의 사이에 설치하여 케이스부재(500)가 레일의 상단높이에 근접되게 할 수 있어서, 레일을 고속으로 이동하는 열차에 용이하게 정보를 제공할 수 있다.
또한, 고정부재(370)는 기준판(360)으로부터 케이스부재(500)에 전해지는 진동을 완화시키도록, 고정볼트(372)가 관통되는 홀이 형성된 완충부재(330)를 더 포함한다. 완충부재(330)는 고무패드로 구성되는 것이 바람직하다.
따라서, 완충부재(330)를 케이스부재(500)와 기준판(360)의 사이에 위치시킨 상태에서 고정볼트(372)를 케이스부재(500)의 홀과 완충부재(330)의 홀에 관통시키면서 고정너트(371)에 나사결합시킬 수 있다.
즉, 완충부재(330)를 기준판(360)과 케이스부재(500)의 사이에 설치하면 열차의 이동시 발생되는 진동이 기준판(360)을 통해 케이스부재(500)에 전해지는 것을 완충시켜서 케이스부재(500)의 소손을 방지할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 기준판(360)을 선로의 바닥에 위치시킨 상태에서 케이스부재(500)를 기준판(360)에 고정시킨다. 그리고, 기준판(360)의 양측에 마련된 각각의 지지너트(351)에 나사결합된 지지볼트(352)를 조이거나 풀어서 기준판(360)의 좌우측높이를 조절하여 기준판(360)이 선로의 바닥에 밀착되게 한다.
이어서, 기준판(360)에 고정된 회전핀(312)을 축으로 지지바디(310)를 회전시켜서 지지바디(310)들이 기준판(360)에서 양측으로 펼쳐지게 한 후에, 메인지지관(311)에 서브지지관(313)을 삽입시켜서 탄성체를 수축시킨 상태에서 지지편(320)을 레일의 측단에 끼운다.
이때, 수축되었던 탄성체가 신장되어 서브지지관(313)이 메인지지관(311)에서 돌출되므로 기준판(360)은 레일들에 지지되는 지지바디(310)들에 의해 레일들의 사이에 안정되게 고정될 수 있다.
계속해서, 각도조절볼트(343)를 베이스링(342)에 관통시키면서 각도조절너트(341)에 나사결합시켜서 각도조절볼트(343)를 조이면 지지바디(310)가 회전핀(312)을 축으로 회전되면서 기준판(360)에 가까워지려고 하므로, 지지편(320)이 레일에 견고하게 지지될 수 있다.
즉, 지지바디(310)가 기준판(360)과 레일의 사이에서 견고하게 지지됨에 따라 기준판(360)이 선로에 안정되게 고정될 수 있다.
마지막으로, 기준판(360)에 완충부재(330)를 올리고 완충부재(330)에 케이스부재(500)를 올린상태에서 완충부재(330)와 케이스부재(500)를 관통하는 고정볼트(372)를 기준판(360)에 마련된 고정너트(371)에 나사결합 시킨다.
이와 같이, 본 발명은 기준판(360)을 선로에 안착시킨 상태에서 지지바디(310)를 레일에 원터치식으로 지지시켜서 기준판(360)을 선로에 고정하고, 기준판(360)에 케이스부재(500)를 고정하므로 케이스부재(500)를 선로에 쉽고 빠르게 설치 및 철거할 수 있다.
또한, 케이스부재(500)를 선로에 설치하기 위해 선로를 천공하거나, 선로를 천공하기 위한 별도의 작업도구를 휴대하지 않아도 된다.
한편, 본 발명의 현장전원부(160)는 도 9와 같이 전원생성부(166)를 포함하는 회로를 포함하여 구성되는데 철도 선로변의 여건상 입력전압의 크기에서 발생하는 고장사고 및 부속품의 소손으로 인한 전원공급 불량원인이 발생할 수 있다. 또한 기존의 부하분담형 병렬방식은 1계가 고장 시 나머지 2계가 전체 부하를 담당하게 되므로 순간적으로 부하율이 50%에서 100%로 증가함에 따라 기동전류와 유사한 대전류가 요구되어 순간적으로 인버터부의 출력전압이 설정치 이하로 떨어지는 현상이 발생 할 수 있다.
이를 해결하기 위해 본 발명은 한 쌍의 1계전원생성부(166A)와 2계전원생성부(166B)와 상기 한 쌍의 1계전원생성부(166A)와 2계전원생성부(166B)에 설치되는 한 쌍의 출력변압기(166d, 166d’)와 상기 한쌍의 1계전원생성부(166A)와 2계전원생성부(166B)의 바이패스 라인에 설치되는 바이패스용 무순단이중화절체스위치부(166e, 166e’, 166f, 166f’)와, 상기 바이패스용 무순단이중화절체스위치부(166e, 166e’) 후단인 바이패스 라인 출력 측에 추가되는 병렬 연계용 무순단이중화절체스위치부(166c, 166c’)를 포함한다.
본 발명의 바이패스 라인 출력 측에 추가되는 병렬 연계용 무순단이중화절체스위치부(166c, 166c’)를 포함하되, 상기 1계전원생성부(166A)와 2계전원생성부(166B)의 출력변압기 2차측은 직렬로 연결된다.
이 외에도 외부 전력을 공급하는 태양전지(162c,162c’)와 서로 동기화 시키는 바이패스용 무순단이중화절체스위치부(166f, 166f’)는 static switch로 구성되고 왼측편에 필터(166g, 166g’)가 더 연결될 수 있다.
따라서 상기 1계 및 2계전원생성부(166B)의 정류부(166a, 166a’)와 인버터부(166b, 166b’) 출력전압에 비대칭적 편차가 발생했을 때 단순 전압강하만 일어나도록 하여 전원생성부 결함발생원인과 고장전류의 부하계통 파급 및 정전사고원인을 차단한다.
또한, 정상적으로 부하분담 병렬운전 중에 고장이 발생하여 나머지 2계가 부하를 전담하게 될 경우 순간적으로 부하전류가 상승하게 되어 인버터부 정격용량보다 큰 돌입전류가 발생 할 수 있으며, 이러한 돌입전류는 순간적으로 인버터부의 출력전압을 감소시켜 부하계통에 순간정전이나 낮은 전압으로 인한 기기고장을 야기 할 수도 있으나, 본 발명에서는 1계전원생성부에 FAIL이 발생함과 동시에 무정전으로 상기 병렬 연계용 무순단이중화절체스위치부에 동작전압이 투입되고 정상인 상기 2계전원생성부의 출력전원이 병렬연계용 무순단이중화절체스위치부를 거쳐 FAIL 상태인 상기 1계전원생성부의 출력변압기를 여자 시켜 정상적인 출력전압이 연속하여 공급되도록 할 수 있다, 부하전류는 전원측 임피던스의 변화가 거의 발생하지 않으므로 급격한 부하전담으로 인한 돌입전류 현상을 현저히 감소시킬 수 있다.
따라서 본 발명의 외부전원은 압전소자, 태양광, AC상용전원, DC 전원 중의 어느 하나인 것을 입력받아 사용할 수도 있는데 이는 전원생성부가 외부의 다양한 전원을 편리하게 사용할 수 있도록 확장성을 고려한 것이다. 압전소자는 레일과 도상 사이에 설치하여 열차가 통과할 때 전력을 생산할 수 있으며, 태양광은 선로변이나 신호기구함 상면에 설치하여 전력을 생산할 수 있다. 또한, AC상용전원, DC 전원은 종래 선로변이나 역구내에 설치된 신호기구함 내에 공급되고 있으므로 이들 전원을 전원입력포트(162b, 162b’, 162c, 162c’)를 통해 입력받아 안정되게 사용할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
또한, 상기 도면들에 도시된 구성요소들은 설명의 편의상 확대 또는 축소되어 표시될 수 있으므로, 도면에 도시된 구성요소들의 크기나 형상에 본 발명이 구속되는 것은 아니며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1 : 시발역
10 : 철도차량
100 : 현장차량감지유닛
11 : 차량식별용RFID태그부
110 : 감지센서부
120 : 카메라부
130 : 영상저장부
140 : 통신모듈부
150 : 현장컨트롤러부
160 : 현장전원부
170 : 덮개부
171 : 투시홀
172 : 셔터부
2 : 중간정차역
20 : 철도 선로
21 : 레일
22 : 침목
3 : 종착역
310 : 지지바디
311 : 메인지지관
312 : 회전핀
313 : 서브지지관
351 : 지지너트
352 : 지지볼트
360 : 기준판
362 : 지지부재
370 : 고정부재
500 : 케이스부재
510 : 케이스연결부재
520 : 연결부결합부재
600 : 카메라부재

Claims (12)

  1. 차량에 각각 부착되어 열차의 상기 차량에 차량번호와 차량정보가 저장되는 차량식별용RFID태그부;
    선로의 양 레일사이의 지면에 위치하여 상기 차량식별용RFID태그부로부터 열차의 접근을 확인하고, 상기 차량의 하부를 촬영하여 영상을 저장하고, 차량의 상태를 서버로 전송하는 현장차량감지유닛;
    상기 현장차량감지유닛을 내부에 내장하는 케이스부재;
    상기 현장차량감지유닛의 정보를 전송받아 분석하여 분석된 정보를 중앙제어실과 운영자에게 전송하는 서버;를 포함하여 구성되고,
    상기 현장차량감지유닛은
    상기 차량식별용RFID태그부로부터 신호를 전달받아 상기 차량을 식별하고, 상기 차량의 접근을 감지하는 감지센서부;
    상기 차량의 하부를 실시간으로 촬영하는 카메라부;
    상기 카메라부가 촬영한 영상을 저장하는 영상저장부;
    상기 영상을 서버로 전송하는 통신모듈부;
    상기 감지센서부, 카메라부, 상기 영상저장부 및 상기 통신모듈부를 제어하는 현장컨트롤러부;
    상기 감지센서부, 카메라부, 상기 영상저장부, 상기 통신모듈부, 및 상기 현장컨트롤러부에 전원을 공급하는 현장전원부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 케이스부재는 상면에는 내부의 카메라부의 렌즈가 위치한 영역과 일치되는 부분에 형성된 투시홀;
    상기 투시홀에는 개폐가 가능한 셔터부;
    현장컨트롤러부의 제어에 의해 열차가 접근하는 경우 개방되고, 열차가 통과한 후는 폐쇄되어 상기 카메라부의 렌즈를 보호하는 덮개부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 덮개부의 셔터부는 피에조 액추에이터 구동방식에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 케이스부재는 태양광 발전부를 더 포함하고
    상기 태양광 발전부는,
    케이스부재의 상면에 형성되는 태양광 에너지를 전기에너지로 변환하는 셀들의 집적용 판으로 형성된 태양광모듈부재;
    상기 태양광모듈부재의 셀들로부터 변환된 전기에너지를 저장하는 전기저장장치부;
    상기 전기저장장치부에 저장된 전기에너지원을 교류 또는 직류로 변환시켜 현장전원부에 공급하는 전기변환모듈부; 및
    상기 전기저장장치부의 전기적 저장의 성능보호, 수명예측, 충/방전 제어를 위해 배터리 셀이 최대의 성능을 발휘하면서 안전하게 사용될 수 있도록 제어하는 전기제어모듈부;를 포함하고,
    상기 전기저장장치부, 상기 전기변환모듈부 및 상기 전기제어모듈부는 태양광모듈부재와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 태양광모듈부재는 상면을 모래나 이물질로부터 보호하고 태양광 발전효율을 유지시키도록 투명한 코팅막이 형성되는 것을 특징으로 하는 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 코팅막은,
    탄소소재를 포함하고,
    그래핀, 그래핀 옥사이드, 그래파이트, 그래파이트 옥사이드, 풀러렌, REDUCE GRAPHENE OXIDE, 탄소나노튜브, SWCNT, MWCNT 및 카본블랙 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 탄소소재는,
    MWCNT 70 내지 90중량%, SWCNT 2 내지 10 중량%, 카본블랙 3 내지 10 중량% 및 그래핀옥사이드 5 내지 10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 현장전원부에는 전기를 공급하는 압전소자발전부에서 발전되는 전원을 입력하는 입력포트;를 더 포함하고,
    상기 압전소자발전부는
    철도차량 운행 시 발생하는 진동에 의해 압전소자로 AC 전류 및 전압으로 변환하는 트랜스포머부재;
    상기 트랜스포머부재에서 발생하는 AC전류를 DC전류로 변환하는 정류회로부재;
    상기 정류회로부재를 통해 변환된 전류를 캐패시터에 저장하는 압전에너지저장부재;
    상기 압전에너지저장부재를 통해 저장된 전원을 축전지에 충전될 수 있는 전압으로 강압 또는 승압하는 DC 레귤레이터를 포함하는 압전에너지변환부재; 및
    상기 압전에너지변환부재를 통해 변환된 전류를 충전하는 축전지;를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템.
  9. 청구항 2에 있어서,
    상기 케이스부재는,
    외측면에 열차단 페인트가 코팅되고,
    하측에는 열차의 진동에 의한 충격을 방지하도록 방진고무 또는 스프링으로 구성되는 완충부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 서버는
    상기 현장차량감지유닛과 네트워크로 연결된 서버통신부;
    상기 철도차량의 시발역에서 촬영된 영상이 저장되는 제1데이터, 상기 철도차량이 중간정차역에서 촬영된 영상이 저장되는 제2데이터, 상기 철도차량이 마지막으로 도착하는 종착역에서 촬영된 영상이 저장되는 제3데이터를 포함하고, 철도차량마다 부여된 철도차량번호가 저장되는 데이터베이스부;
    상기 데이터베이스부에서의 정보를 전달받아 미리 저장된 철도차량 하부의 영상데이터와 제1데이터, 제2데이터 또는 제3데이터 중 어느 하나 이상의 데이터를 분석하여 상기 철도차량의 이상여부 또는 상기 철도차량이 운행하는 구간의 이상여부를 분석하는 정보분석부;
    상기 정보분석부에서의 분석된 정보를 기반으로, 상기 철도차량의 정차 및 출발에 관한 제어 신호를 중앙제어실로 전달하고, 카메라부 및 셔터부의 동작을 제어하는 서버제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 케이스부재는 선로를 천공하지 않고 레일 사이에 설치와 철거가 용이 휴대형 연결취부대와 결합되는 구조를 포함하며,
    상기 휴대형 연결취부대는
    선로의 바닥에 배치되고, 구조를 견고히 하도록 목판이나 합성수지판으로 구성되는 기준판;
    상기 기준판이 선로의 바닥에 밀착되어서 고정되도록 상기 기준판의 양측에 각기 마련되어 선로의 레일에 착탈가능하게 지지되는 지지부재;
    상기 기준판에 상기 케이스부재를 고정시키는 고정부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 철도차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템
  12. 청구항 4에 있어서,
    상기 현장전원부는 외부의 전원을 입력받는 외부전원입력포트와 전원생성부로 구성되되,
    상기 전원생성부는,
    상기 외부전원입력포트에서 연결되는 1계전원생성부와 2계전원생성부로 나뉘며,
    상기 한쌍의 1계전원생성부와 2계전원생성부에 설치되는 한쌍의 출력변압기와 상기 한쌍의 1계전원생성부와 2계전원생성부의 바이패스 라인에 설치되는 바이패스용 무순단이중화절체스위치부와 상기 바이패스용 무순단이중화절체스위치부의 후단인 바이패스 라인 출력 측에 추가되는 병렬 연계용 무순단이중화절체스위치부를 포함하고, 상기 1계전원생성부와 2계전원생성부의 출력변압기 2차측은 직렬로 연결되어, 상기 1계 및 2계전원생성부의 인버터부 출력전압에 비대칭적 편차가 발생했을 때 단순 전압강하만 일어나도록 하여 전력 생성부 결함발생원인과 고장전류의 부하계통 파급 및 정전사고원인을 차단하고,
    상기 1계전원생성부에 FAIL이 발생함과 동시에 무정전으로 상기 병렬 연계용 무순단이중화절체스위치부에 동작전압이 투입되고 정상인 상기 2계전원생성부의 출력전원이 병렬연계용 무순단이중화절체스위치부를 거쳐 FAIL 상태인 상기 1계전원생성부의 출력변압기를 여자 시켜 정상적인 출력전압이 연속하여 공급되도록 하며,
    상기 1계전원생성부와 2계전원생성부의 출력변압기 출력 측 전압의 범위 또는 인버터부 출력전압위상이 일정치 이상으로 차이가 발생하더라도 단순 전압변동현상만이 발생하는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 유지보수 효율 향상을 위한 철도신호 시스템.
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