KR102133631B1 - 철도 선로의 손상 평가 기능을 가지는 스마트 침목 - Google Patents

철도 선로의 손상 평가 기능을 가지는 스마트 침목 Download PDF

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Abstract

본 발명의 철도 선로의 손상 평가 기능을 가지는 스마트 침목은 열차가 주행하는 선로의 지반 상부로 설치된 노반으로 레일이 정착 지지되도록 설치되는 침목에 관한 것으로, 상기 레일과 상기 노반 사이에 배치되어 있으며, 상기 레일을 상기 노반 상부에 정착 지지되도록 구비된 침목몸체; 상기 침목몸체의 내부에 배치되어 있으며, 상기 레일이 정착 지지되는 위치로 산란광을 발산하여 상기 레일의 압력과 변형량을 측정하여 측정된 신호를 발생하는 제1 센싱부; 상기 침목몸체의 내부에 배치되어 있으며, 상기 노반에 고정되는 위치로 산란광을 발산하여 상기 노반의 압력과 변형량을 측정하여 측정된 신호를 발생하는 제2 센싱부; 및 상기 침목몸체의 내부 일측에 배치되어 있으며, 상기 제1 센싱부와 상기 제2 센싱부의 신호를 송신하여 측정값과 손상 기준이 되는 기준값을 비교하여 손상을 평가하고, 평가된 신호를 무선으로 송신하는 제어부;를 포함한다.

Description

철도 선로의 손상 평가 기능을 가지는 스마트 침목 {Smart Sleeper with function of Damage Evaluation for Railway Line}
본 발명은 철도 선로의 손상 평가 기능을 가지는 스마트 침목에 관한 것으로, 보다 상세하게는 철도 선로의 지반의 상부에 시공된 도상과 레일 사이에 설치된 침목의 도상과 레일이 설치되는 각각의 위치에 광섬유 센서가 설치되어 레일과 도상의 압력과 변형 정도를 각각 분석하여 실시간으로 손상을 평가함에 따라 상시 감시를 통해 열차 탈선과 같은 사고를 미연에 방지하는 철도 선로의 손상 평가 기능을 가지는 스마트 침목에 관한 것이다.
일반적으로 철도 선로(railway line)는 열차를 운행하기 위한 통로로서 필요한 일체의 설비를 말하는 것으로, 지반 위에 설치되는 노반, 도상, 침목, 레일로 구성된다.
이런 선로는 열차가 운행되는 궤도 상에 열차의 차륜이 접촉하여 주행하는 궤도상에 설치된 레일과, 레일의 하부 레일을 지지하면서 하부로 하중을 분산하는 침목이 설치되고, 궤도 상의 지면에 평탄도를 높이면서 지반을 강화하는 노반이 지면 위에 구비되며, 노반과 침목 사이에 하중을 완충시키는 도상이 설치된다.
상술한 바와 같은 선로는 외부에 노출되어 있음에 따라 외기의 변화에 따라 영향을 많이 받게 되는데, 특히, 레일은 철 재질로 구비되어 계절 변화에 따른 온도의 편차로 수축와 이완이 지속적으로 발생하여 변형될 수 있고, 지상에 설치되어 있는 노반이 지진, 홍수, 토목 공사 등으로 파손되거나 변형되어 손상이 발생하게 되면 열차가 주행 중에 탈선하는 사고가 발생될 수 있다.
이에, 철도를 관리하는 관리자가 지속적으로 육안이나 검사 장비를 휴대하여 검사를 지속적으로 실시 하여야 함에 따라 많은 인력과 비용이 소요되고, 관리자의 실수나 태만으로 인해 잘못 검사를 실시하게 되면 큰 사고로 이어지는 위험성이 있었다.
최근에는 철도 손상을 감시하기 위해서 레일에 변형량을 감지하는 감시 장치를 설치하여 레일의 변형량을 시간대 별로 감시를 실시함으로써, 손상을 신속하게 발견하여 레일 교체 및 손상된 부분의 보수 공사를 실시함에 따라 사고의 발생률을 현저하게 감소시킬 수 있다.
그러나, 종래 기술의 감시 장치는 레일의 변형량을 감지하기 위해서 레일의 외측에 설치되어 외기에 노출되어 있음에 따라 기온에 변화에 따른 온도 변화와 눈과 비의 접촉으로 인해 내부 손상이 발생되어 오작동 가능성이 높아지고, 고장에 의한 교체 비용도 증대되는 문제점이 있었다.
또한, 종래 기술의 감시 장치는 레일의 변형량만을 감지하여 선로의 이상유무를 판단하는 것으로 레일 자체의 변형인지 노반의 손상에 의한 레일 변형인지 판단하기 어려움에 따라 작업자가 직접 확인하거나, 레일을 교체하는 장비와 노반을 정비하는 장비를 모두 이상 유무 위치로 투입하여야 함에 따라 보수에 따른 비용이 증대되고, 시간이 지체됨에 따라 운행 효율성이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 철도 선로의 지반의 상부에 시공된 도상과 레일 사이에 설치된 침목의 도상과 레일이 설치되는 각각의 위치에 광섬유 센서가 설치되어 레일과 도상의 압력과 변형 정도를 각각 분석하여 실시간으로 손상을 평가함에 따라 상시 감시를 통해 열차 탈선과 같은 사고를 미연에 방지하는 철도 선로의 손상 평가 기능을 가지는 스마트 침목을 제공함에 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명이 일 실시예에 따른 철도 선로의 손상 평가 기능을 가지는 스마트 침목은 열차가 주행하는 선로의 지반 상부로 설치된 노반으로 레일이 정착 지지되도록 설치되는 침목에 관한 것으로, 상기 레일과 상기 노반 사이에 배치되어 있으며, 상기 레일을 상기 노반 상부에 정착 지지되도록 구비된 침목몸체; 상기 침목몸체의 내부에 배치되어 있으며, 상기 레일이 정착 지지되는 위치로 산란광을 발산하여 상기 레일의 압력과 변형량을 측정하여 측정된 신호를 발생하는 제1 센싱부; 상기 침목몸체의 내부에 배치되어 있으며, 상기 노반에 고정되는 위치로 산란광을 발산하여 상기 노반의 압력과 변형량을 측정하여 측정된 신호를 발생하는 제2 센싱부; 및 상기 침목몸체의 내부 일측에 배치되어 있으며, 상기 제1 센싱부와 상기 제2 센싱부의 신호를 송신하여 측정값과 손상 기준이 되는 기준값을 비교하여 손상을 평가하고, 평가된 신호를 무선으로 송신하는 제어부;를 포함한다.
또한, 상기 침목몸체의 상부에는 상기 레일이 정착 고정되는 위치로 체결되도록 형성된 레일체결부; 상기 침목몸체의 하부에는 상기 레일이 장착된 상태로 상기 노반에 고정되는 위치로 체결되도록 형성된 노반체결부; 상기 침목몸체의 내부에는 상기 레일체결부와 인접된 위치에 상기 제1 센싱부가 설치되는 공간형태로 구비된 제1 센서 설치공간; 상기 침목몸체의 내부에는 상기 노반체결부와 인접된 위치에 상기 제2 센싱부가 설치되는 공간 형태로 구비된 제2 센서설치공간; 및 상기 침목몸체의 내부 일측면에는 상기 제어부가 외부와 무선신호가 송수신되도록 설치되는 공간 형태로 구비된 제어부 설치공간;를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제1 센싱부는, 상기 침목몸체의 내부에 배치되어 있으며, 상기 레일이 정착 체결되는 근접 위치에 설치되어 발산되는 산란광에 의해 상기 레일의 압력과 변형량을 측정하도록 설치된 제1 광섬유 센서; 상기 제1 광섬유 센서와 연결되어 있으며, 상기 제1 광섬유 센서에서 측정된 수치를 전기적인 신호로 변환하여 생성하는 제1 신호 발생부; 및 상기 제1 신호 발생부와 상기 제어부를 연결하고 있으며, 상기 제1 신호 발생부에서 발생되는 신호를 상기 제어부로 전달하도록 연결되는 제1 신호연결선;을 포함할 수 있다.
아울러, 상기 제2 센싱부는, 상기 침목몸체의 내부에 배치되어 있으며, 상기 노반에 고정 체결되는 근접 위치에 설치되어 발산되는 산란광에 의해 상기 노반의 압력과 변형량을 측정하도록 설치된 제2 광섬유 센서; 상기 제2 광섬유 센서와 연결되어 있으며, 상기 제2 광섬유 센서에서 측정된 수치를 전기적인 신호로 변환하여 생성하는 제2 신호 발생부; 및 상기 제2 신호 발생부와 상기 제어부를 연결하고 있으며, 상기 제2 신호 발생부에서 발생되는 신호를 상기 제어부로 전달하도록 연결되는 제2 신호연결선;을 포함할 수 있다.
더불어, 상기 제어부는, 상기 침목몸체의 내부에 배치되어 있으며, 상기 제1 센싱부와 상기 제2 센싱부와 각각 연결되어 제어되는 신호를 송신하고, 측정된 신호를 각각 수신하는 송수신부; 상기 송수신부와 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 제1 센싱부와 상기 제2 센싱부에서 수신된 신호를 분석하여 시간대별로 압력과 변형량을 수치화하여 분석하는 신호분석부; 상기 신호분석부와 전기적으로 연결되어 있으며, 시간대별로 분석된 압력과 변형량을 손실의 기준이 되는 수치와 대조하여 손상여부를 분석하는 신호를 생성하는 손상분석부; 및 상기 침목몸체의 내부 일측에 배치되어 있으며, 상기 손상분석부와 전기적으로 연결되어 손상여부 분석하는 신호를 무선으로 송신하도록 송신하는 무선통신부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 침목몸체의 일측에 배치되어 있으며, 상기 무선통신부와 연결되어 상기 손상분석부에서 손상여부가 분석되는 상기 침목몸체의 위치를 GPS 신호를 송수신하면서 상기 무선통신부를 통해서 전송하는 GPS 송수신부;를 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 구체적인 사항들은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술된 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 하나에 의하면, 본 발명의 실시예에 따른 철도 선로의 손상 평가 기능을 가지는 스마트 침목은 내부에 레일이 고정되는 상부와 노반에 고정되는 하부의 압력과 변형량을 측정하도록 산란광을 이용하는 광섬유 형태의 센싱부를 각각 설치하여 침목이 고정 설치되는 레일과 노반의 상태를 각각 감시하여 손상 정도를 평가하는 것으로, 보수 대상과 범위를 미리 파악하여 신속하게 보수 작업을 실시할 수 있어 열차의 탈선 사고 발생률을 현저히 저하시키는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 선로의 손상 평가 기능을 가지는 스마트 침목이 레일과 노반 사이에 설치된 상태를 나타내는 구성도이다.
도 2는 도 1의 철도 선로의 손상 평가 기능을 가지는 스마트 침목을 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 1의 철도 선로의 손상 평가 기능을 가지는 스마트 침목의 동작 상태를 나타내는 동작 상태도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며, 도면들에 있어서 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조부호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 선로의 손상 평가 기능을 가지는 스마트 침목이 레일과 노반 사이에 설치된 상태를 나타내는 구성도이고, 도 2는 도 1의 철도 선로의 손상 평가 기능을 가지는 스마트 침목을 나타내는 사시도이며, 도 3은 도 1의 철도 선로의 손상 평가 기능을 가지는 스마트 침목의 동작 상태를 나타내는 동작 상태도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 선로의 손상 평가 기능을 가지는 스마트 침목(100)은 열차가 운행되는 선로의 지면에 설치되는 노반(20)과 열차의 차륜과 구름 접촉하는 레일(10) 사이에 설치되어 레일(10)을 노반(20)의 상부에서 정착 고정되도록 설치된다. 여기서, 침목(100)과 노반(20) 사이에는 도상이 설치되어 있으나, 도상은 완충 역할만 수행하는 것으로, 실질적으로 침목(100)이 노반(20)에 고정되어 있어 손상에 의해 레일(10)에 변형을 가지고 올 수 있는 구성에서 제외될 수 있음에 따라 하기의 설명에서는 도상에 대한 설명을 제외할 수 있음은 당업자에게 자명하다.
이런, 철도 선로의 손상 평가 기능을 가지는 스마트 침목(100)은 열차가 주행하는 선로의 지반 상부로 설치된 노반(20)으로 레일(10)이 정착 지지되도록 설치되는 침목(100)에 관한 것으로, 레일(10)과 노반(20) 사이에 설치된 침목몸체(110), 제1 센싱부(120), 제2 센싱부(130), 및 제어부(140)를 포함한다.
침목몸체(110)는 레일(10)과 노반(20) 사이에 배치되어 있으며, 레일(10)을 노반(20) 상부에 정착 지지되도록 구비된 것으로, 침목몸체(110)의 상부에 레일(10)이 체결되고, 하부에 노반(20)이 체결되도록 구비된다.
침목몸체(110)의 상부에는 레일(10)이 정착 고정되는 위치로 체결되도록 레일체결부(111)가 형성되고, 침목몸체(110)의 하부에는 레일(10)이 장착된 상태로 노반(20)에 고정되는 위치로 체결되도록 노반체결부(112)가 형성된다.
또한, 침목몸체(110)의 내부에는 레일체결부(111)와 인접된 위치에 제1 센싱부(120)가 설치되는 공간형태로 제1 센서 설치공간(113)이 구비된다. 제1 센서 설치공간(113)은 레일(10)의 상태를 측정하는 센서가 매립되도록 설치되어 제1 센싱부(120)를 보호하면서 레일(10)의 상태를 측정하도록 형성된다.
또한, 침목몸체(110)의 내부에는 노반체결부(112)와 인접된 위치에 제2 센싱부(130)가 설치되는 공간형태로 제2 센서 설치공간(114)이 구비된다. 제2 센서 설치공간(114)은 노반(20)의 상태를 측정하는 센서가 매립되도록 설치되어 제2 센싱부(130)를 보호하면서 노반(20)의 상태를 측정하도록 형성된다.
그리고, 침목몸체(110)의 내부 일측면에는 제어부(140)가 외부와 무선신호가 송수신되도록 설치되는 공간 형태로 제어부 설치공간(115)이 구비된다. 제어부 설치공간(115)은 제1 센싱부(120)와 제2 센싱부(130)에서 센싱된 신호를 분석하여 손상을 평가한 후에 무선으로 평가된 정보를 송수신하는 제어부(140)가 설치되는 공간 형태로 구비된다.
제1 센싱부(120)는 침목몸체(110)의 내부에 배치되어 있으며, 레일(10)이 정착 지지되는 위치로 산란광을 발산하여 레일의 압력과 변형량을 측정하여 측정된 신호를 발생하는 것으로, 제1 광섬유 센서(121), 제1 신호 발생부(122) 및 제1 신호연결선(123)을 포함한다.
제1 광섬유 센서(121)는 침목몸체(110)의 내부에 배치되어 있으며, 레일(10)이 정착 체결되는 근접 위치에 형성된 제1 센서 설치공간(113)에 위치하여 발산되는 산란광에 의해 레일(10)의 압력과 변형량을 측정하도록 설치된다. 제1 광섬유 센서(121)는 광섬유를 통해서 산란광을 발산하여 광의 파장대별 산란의 차이에 따른 물리적 정보를 분석하여 레일(10)의 압력과 변형량을 측정할 수 있다. 바람직하기로는 제1 광섬유 센서(121)는 음향적 포논과 결합한 브릴루앙 산란을 이용하여 레일의 변형량과 압력을 측정할 수 있다.
제1 신호 발생부(122)는 제1 광섬유 센서(121)와 연결되어 있으며, 제1 광섬유 센서(121)에서 측정된 수치를 전기적인 신호로 변환하여 생성하도록 구비된다.
제1 신호연결선(123)은 제1 신호 발생부(122)와 제어부(140)를 연결하고 있으며, 제1 신호 발생부(122)에서 발생되는 신호를 제어부(140)로 전달하기 위해서 연결되도록 구비된다.
제2 센싱부(130)는 침목몸체(110)의 내부에 배치되어 있으며, 노반(20)에 고정되는 위치에서 발산되는 산란광에 의해 노반의 압력과 변형량을 측정하여 측정된 신호를 발생하는 것으로, 제2 광섬유 센서(131), 제2 신호 발생부(132), 및 제2 신호연결선(133)을 포함한다.
제2 광섬유 센서(131)는 침목몸체(110)의 내부에 배치되어 있으며, 노반(20)이 정착 체결되는 근접 위치에 형성된 제2 센서 설치공간(114)에 위치하여 발산되는 산란광에 의해 노반(20)의 압력과 변형량을 측정하도록 설치된다. 제2 광섬유 센서(131)는 광섬유를 통해서 산란광을 발산하여 광의 파장대별 산란의 차이에 따른 물리적 정보를 분석하여 노반(20)의 압력과 변형량을 측정할 수 있다. 바람직하기로는 제2 광섬유 센서(131)는 음향적 포논과 결합한 브릴루앙 산란을 이용하여 노반(20)의 변형량과 압력을 측정할 수 있다.
제2 신호 발생부(132)는 제2 광섬유 센서(131)와 연결되어 있으며, 제2 광섬유 센서(131)에서 측정된 수치를 전기적인 신호로 변환하여 생성하도록 구비된다.
제2 신호연결선(133)은 제2 신호 발생부(132)와 제어부(140)를 연결하고 있으며, 제2 신호 발생부(132)에서 발생되는 신호를 제어부(140)로 전달하기 위해서 연결되도록 구비된다.
제어부(140)는 침목몸체(110)의 내부 일측에 배치되어 있으며, 제1 센싱부(120)와 제2 센싱부(130)의 신호를 송신하여 측정값과 손상 기준이 되는 기준값을 비교하여 손상을 평가하고, 평가된 신호를 무선으로 송신하는 것으로, 송수신부(141), 신호분석부(142), 손상분석부(143), 무선통신부(144), 및 GPS 송수신부(145)를 포함한다.
송수신부(141)는 침목몸체(110)의 내부에 제어부 설치공간(115)에 배치되어 있으며, 제1 신호연결선(123)으로 제1 신호 발생부(122)에 연결되고, 제2 신호연결선(133)으로 제2 신호 발생부(132)에 연결되어 제1 광섬유 센서(121)와 상기 제2 광섬유 센서(131)를 제어하는 신호를 송신하고, 제1 광섬유 센서(121)와 상기 제2 광섬유 센서(131)에서 측정된 측정값을 제1 신호 발생부(122)와 제2 신호 발생부(132)에서 발생된 신호들을 수신하도록 구비된다.
신호분석부(142)는 송수신부(141)와 전기적으로 연결되어 있으며, 제1 신호 발생부(122)와 제2 신호 발생부(132)에서 수신된 신호를 분석하여 시간대별로 압력과 변형량을 수치화하여 분석한다. 신호분석부(142)는 제1 신호 발생부(122)에서 수신되는 레일의 압력과 변형량을 시간대별로 분류하여 레일의 상태를 시간대별로 분석하도록 구비된다.
손상분석부(143)는 신호분석부(142)와 전기적으로 연결되어 있으며, 시간대별로 분석된 압력과 변형량을 손실의 기준이 되는 수치와 대조하여 손상여부를 분석하는 신호를 생성하도록 구비된다. 손상분석부(143)는 손상의 기준이 되는 레일(10)과 노반(20)의 압력과 변형량이 저장되어 있어 신호분석부(142)에서 시간대 별로 분석된 레일(10)의 압력과 변형량과 노반(20)의 압력과 변형량을 각각 대비하여 손상여부를 분석하는 신호를 생성한다. 이때, 손상분석부(143)에는 음향 경보 장치나 발광 경보 장치 등이 설치되어 비교에 의해 손상이 발생되었다고 판단되면 발광 또는 경보가 발생하도록 설치될 수 있다. 특히, 상술된 경보와 발광은 레일(10)의 손상과 노반(20)의 손상에 따라 서로 다른 색상이나 음향으로 표시하여 외부에서도 손상 부위와 위치를 인식할 수 있도록 한다.
즉, 레일(10)의 압력과 변형량과 노반(20)의 압력과 변형량을 각각 손상 기준과 비교하여 손상여부를 각각 분석 판단함에 따라 철재인 레일(10)의 손상인지 콘크리트 재질의 노반(20)의 손상인지 판단하여 손상 정도를 신속하게 파악할 수 있고, 파악된 손상에 따라 신속하게 보수를 실시할 수 있다.
무선통신부(144)는 침목몸체(110)의 내부 일측에 배치되어 있으며, 손상분석부(143)와 전기적으로 연결되어 손상여부 분석하는 신호를 무선으로 송신하도록 구비된다. 무선통신부(144)는 손상분석부(143)에서 손상 여부를 판단한 신호를 무선으로 송신하여 원격에서 손상여부를 감지할 수 있어 상시적으로 모니터링이 가능하다.
GPS 송수신부(145)는 침목몸체(110)의 일측에 배치되어 있으며, 무선통신부(144)와 연결되어 손상분석부(143)에서 손상여부가 분석되는 침목몸체의 위치를 GPS 신호를 송수신하면서 상기 무선통신부(144)를 통해서 전송한다. GPS 송수신부(145)는 침목몸체(110)의 위치를 GPS 신호를 통해서 원격에서 확인할 수 있음에 따라 위치의 정확성을 향상시키고, 모니터링 시에 위치 용이하게 확인할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 침목 110 : 침목몸체
111 : 레일체결부 112 : 노반체결부
113 : 제1 센서 설치공간 114 : 제2 센서 설치공간
115 : 제어부 설치공간 120 : 제1 센싱부
121 : 제1 광섬유 센서 122 : 제1 신호 발생부
123 : 제1 신호연결선 130 : 제2 센싱부
131 : 제2 광섬유 센서 132 : 제2 신호 발생부
133 : 제2 신호연결선 140 : 제어부
141 : 송수신부 142 : 신호분석부
143 : 손상분석부 144: 무선통신부
145 : GPS 송수신부

Claims (6)

  1. 열차가 주행하는 선로의 지반 상부로 설치된 노반으로 레일이 정착 지지되도록 설치되는 침목에 관한 것으로,
    상기 레일과 상기 노반 사이에 배치되어 있으며, 상기 레일을 상기 노반 상부에 정착 지지되도록 구비된 침목몸체;
    상기 침목몸체의 내부에 배치되어 있으며, 상기 레일이 정착 지지되는 위치로 산란광을 발산하여 상기 레일의 압력과 변형량을 측정하여 측정된 신호를 발생하는 제1 센싱부;
    상기 침목몸체의 내부에 배치되어 있으며, 상기 노반에 고정되는 위치로 산란광을 발산하여 상기 노반의 압력과 변형량을 측정하여 측정된 신호를 발생하는 제2 센싱부; 및
    상기 침목몸체의 내부 일측에 배치되어 있으며, 상기 제1 센싱부와 상기 제2 센싱부의 신호를 송신하여 측정값과 손상 기준이 되는 기준값을 비교하여 손상을 평가하고, 평가된 신호를 무선으로 송신하는 제어부;를 포함하되,
    상기 침목몸체의 상부에는 상기 레일이 정착 고정되는 위치로 체결되도록 형성된 레일체결부;
    상기 침목몸체의 하부에는 상기 레일이 장착된 상태로 상기 노반에 고정되는 위치로 체결되도록 형성된 노반체결부;
    상기 침목몸체의 내부에는 상기 레일체결부와 인접된 위치에 상기 제1 센싱부가 설치되는 공간형태로 구비된 제1 센서 설치공간;
    상기 침목몸체의 내부에는 상기 노반체결부와 인접된 위치에 상기 제2 센싱부가 설치되는 공간 형태로 구비된 제2 센서설치공간; 및
    상기 침목몸체의 내부 일측면에는 상기 제어부가 외부와 무선신호가 송수신되도록 설치되는 공간 형태로 구비된 제어부 설치공간;를 포함하는
    철도 선로의 손상 평가 기능을 가지는 스마트 침목.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 센싱부는,
    상기 침목몸체의 내부에 배치되어 있으며, 상기 레일이 정착 체결되는 근접 위치에 설치되어 발산되는 산란광에 의해 상기 레일의 압력과 변형량을 측정하도록 설치된 제1 광섬유 센서;
    상기 제1 광섬유 센서와 연결되어 있으며, 상기 제1 광섬유 센서에서 측정된 수치를 전기적인 신호로 변환하여 생성하는 제1 신호 발생부; 및
    상기 제1 신호 발생부와 상기 제어부를 연결하고 있으며, 상기 제1 신호 발생부에서 발생되는 신호를 상기 제어부로 전달하도록 연결되는 제1 신호연결선;을 포함하는
    철도 선로의 손상 평가 기능을 가지는 스마트 침목.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 센싱부는,
    상기 침목몸체의 내부에 배치되어 있으며, 상기 노반에 고정 체결되는 근접 위치에 설치되어 발산되는 산란광에 의해 상기 노반의 압력과 변형량을 측정하도록 설치된 제2 광섬유 센서;
    상기 제2 광섬유 센서와 연결되어 있으며, 상기 제2 광섬유 센서에서 측정된 수치를 전기적인 신호로 변환하여 생성하는 제2 신호 발생부; 및
    상기 제2 신호 발생부와 상기 제어부를 연결하고 있으며, 상기 제2 신호 발생부에서 발생되는 신호를 상기 제어부로 전달하도록 연결되는 제2 신호연결선;을 포함하는
    철도 선로의 손상 평가 기능을 가지는 스마트 침목.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 침목몸체의 내부에 배치되어 있으며, 상기 제1 센싱부와 상기 제2 센싱부와 각각 연결되어 제어되는 신호를 송신하고, 측정된 신호를 각각 수신하는 송수신부;
    상기 송수신부와 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 제1 센싱부와 상기 제2 센싱부에서 수신된 신호를 분석하여 시간대별로 압력과 변형량을 수치화하여 분석하는 신호분석부;
    상기 신호분석부와 전기적으로 연결되어 있으며, 시간대별로 분석된 압력과 변형량을 손실의 기준이 되는 수치와 대조하여 손상여부를 분석하는 신호를 생성하는 손상분석부; 및
    상기 침목몸체의 내부 일측에 배치되어 있으며, 상기 손상분석부와 전기적으로 연결되어 손상여부 분석하는 신호를 무선으로 송신하도록 송신하는 무선통신부;를 포함하는
    철도 선로의 손상 평가 기능을 가지는 스마트 침목.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 침목몸체의 일측에 배치되어 있으며, 상기 무선통신부와 연결되어 상기 손상분석부에서 손상여부가 분석되는 상기 침목몸체의 위치를 GPS 신호를 송수신하면서 상기 무선통신부를 통해서 전송하는 GPS 송수신부;를 더 포함하는
    철도 선로의 손상 평가 기능을 가지는 스마트 침목.
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