KR102190745B1 - Concrete track structure having vibration proofing pad for self-diagnosis, and method for estimating replacement time of vibration proofing pad - Google Patents
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Abstract
도시철도 등에 사용되는 콘크리트궤도(Concrete Track)의 장기 공용성 평가를 위해서 방진패드에 가해지는 외부압력에 대응하여 내부 전기저항이 변화하는 압저항(Piezo-resistivity)에 따라 방진패드(Vibration Proofing Pad)의 비저항 변화를 확인함으로써 방진패드에 대한 교체시기를 산정하여 효율적으로 유지관리할 수 있고, 또한, 방진패드 및 압저항 센서와 무선통신기술을 융합하여 레일, 침목 및 방진패드의 상태를 지속적으로 평가할 수 있고, 콘크리트궤도의 상시 모니터링을 통해 레일, 침목 및 방진패드의 효율적 유지관리와 그로 인한 비용을 저감시키고 이용자 불편을 최소화할 수 있으며, 또한, 철도 콘크리트궤도의 방진패드의 최적 교체시기를 결정함으로써 열차의 진동을 제어하고 레일 마모를 최소화하며, 주행 안전성을 향상시킬 수 있는, 자가진단 방진패드를 구비한 콘크리트궤도 및 그 방진패드 교체시기 결정 방법이 제공된다.In order to evaluate the long-term commonality of the concrete track used for urban railways, etc., the vibration proofing pad is applied according to piezo-resistivity, where the internal electrical resistance changes in response to the external pressure applied to the vibration pad. By checking the specific resistance change, it is possible to calculate the replacement time for the vibration-proof pad and maintain it efficiently. In addition, by fusion of the vibration-proof pad and piezo-resistance sensor and wireless communication technology, the condition of rails, sleepers and vibration-proof pads can be continuously evaluated. In addition, through constant monitoring of concrete tracks, efficient maintenance of rails, sleepers, and vibration pads and the resulting cost can be reduced, and user inconvenience can be minimized. In addition, by determining the optimal replacement time of the vibration pads for railway concrete tracks, trains A concrete track equipped with a self-diagnostic anti-vibration pad and a method of determining when to replace the anti-vibration pad that can control vibration of the vehicle, minimize rail wear, and improve driving safety are provided.
Description
본 발명은 콘크리트궤도용 방진패드에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 도시철도 등에 사용되는 콘크리트궤도(Concrete Track)에 있어서, 자가진단이 가능한 방진패드(Vibration Proofing Pad)에 가해지는 외부압력에 대응하여 내부 전기저항이 변화하는 압저항(Piezo-resistivity) 특성에 따라 방진패드에 대한 교체시기를 산정하는, 자가진단 방진패드를 구비한 콘크리트궤도 및 그 방진패드 교체시기 결정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a vibration-proof pad for a concrete track, and more specifically, in a concrete track used for urban railways, etc., in response to an external pressure applied to a vibration proofing pad capable of self-diagnosis. The present invention relates to a concrete track equipped with a self-diagnostic anti-vibration pad and a method of determining the replacement time of the anti-vibration pad, which calculates the replacement time for the anti-vibration pad according to the piezo-resistivity characteristic of which electrical resistance changes.
일반적으로, 콘크리트 도상은 보수작업이 불편한 지하철도와 장대터널, 건널목 등에 한정적으로 사용되어 왔다.In general, concrete roads have been limitedly used for subways, long tunnels, and crossings where maintenance work is inconvenient.
그러나 근래에 들어 부설되는 도시철도 및 고속철도에는 콘크리트도상의 높은 투자비에도 불구하고 경제적이고, 궤도틀림 진행이 적으며, 궤도의 유지보수 없이도 양호한 승차감을 유지할 수 있는 등의 장점으로 인해서 자갈도상의 대용으로 사용되고 있다.However, in recent years, urban and high-speed railroads are economical despite the high investment cost on concrete roads, less progression of track misalignment, and the ability to maintain good ride comfort without track maintenance. Is being used.
한편, 콘크리트궤도, 예를 들면, STEDEF 궤도구조는 궤도강도를 증진시킨 콘크리트 도상의 탄성부족 및 소음과 진동을 줄이기 위해 개발된 궤도구조로서, 두 개의 콘크리트 단침목을 타이바(Tie-Bar)로 연결하여 하나의 침목 형태를 이루며, 이때, 레일은 NABLA 체결구로 체결하고 레일과 침목 사이에는 방진패드를 설치하고, 침목 하부에는 탄성패드(Micro-cellular pad)를 깔며, 침목 탄성패드를 터브(tub) 형상의 방진상자(Rubber boot)로 감싸 소음 진동을 줄인다.On the other hand, the concrete track, for example, the STEDEF track structure, is a track structure developed to reduce the elasticity shortage and noise and vibration of the concrete track, which has improved track strength, and two concrete single sleepers are used as tie-bars. Connected to form one sleeper, the rail is fastened with NABLA fasteners, a vibration-proof pad is installed between the rail and the sleeper, a micro-cellular pad is laid under the sleeper, and the sleeper elastic pad is tubed. ) To reduce noise and vibration by wrapping it with a rubber boot.
이러한 STEDEF 형식의 콘크리트궤도의 경우, 열차에서 레일로 전달되는 진동의 저감과 궤도 안정성 확보를 위해 레일패드와 방진패드를 이용하여 최소화하는 구조로서, 예를 들면, 서울 5~8호선, 대구 1호선, 부산 2호선, 대전 1호선 도시철도에 부설되었다.In the case of such a STEDEF type concrete track, it is a structure that minimizes the vibration transmitted from the train to the rail and secures track stability by using rail pads and anti-vibration pads. For example, Seoul Lines 5-8, Daegu Line 1 , Busan Line 2 and Daejeon Line 1 were installed on the urban railway.
이때, 레일패드와 방진패드는 하중, 온도가 인가되는 복합 환경에서 형상 변화, 물성 감소 등이 발생하게 되고, 이러한 STEDEF 궤도의 진동 저감을 위해 사용되는 침목 하부의 12㎜ 두께의 방진패드는 시간이 지남에 따라 경도 및 탄성이 변화되고, 이러한 변화는 주위의 기후조건, 사용 환경 등에 따라 달라진다. 특히, 철도차량에 의한 반복하중과 온도, 수분 등의 외부적 요인으로 인해 방진패드의 경도 및 탄성이 현격히 감소한다, 이러한 방진패드의 물성 저하는 열차의 소음ㅇ진동 증과와 레일 마모뿐만 아니라 주행 안전성에 영향을 미칠 수 있다.At this time, the shape change and physical properties of the rail pad and the vibration pad are changed in a complex environment where load and temperature are applied, and the 12 mm thick vibration pad under the sleeper used to reduce the vibration of the STEDEF track takes time. The hardness and elasticity change over time, and this change depends on the surrounding climatic conditions and the use environment. In particular, the hardness and elasticity of the anti-vibration pad significantly decreases due to external factors such as cyclic load, temperature, and moisture caused by the railroad vehicle. The deterioration of the properties of the anti-vibration pad not only increases the noise and vibration of the train and wears the rail, but also runs. May affect safety.
또한, 레일패드와 방진패드의 유지관리를 위해서 상태 평가를 위한 모니터링 필요성이 증대되고 있지만, 현장 유지관리의 경우 효율성이 떨어진다는 문제점이 있다. 예를 들면, 운행 이후 10년이 지난 궤도를 대상으로 구간에 따라 3-8년마다 방진상자, 방진패드 및 레일패드의 손상(예를 들면, 열화, 경화, 훼손, 변형 등) 평가를 위해 인력으로 레일, 레일체결장치 및 침목을 철거하여 방진패드를 분리한 후, 방진패드의 스프링정수를 측정하여 교체 여부를 결정하고 있다. 이에 따라, 현장 유지관리의 경우, 시간과 비용 측면에서 20년 이상 운영중인 도시철도의 선로 유지관리에 어려움이 예상된다. 또한, 레일패드뿐만이 아니라 레일 및 침목의 상태평가를 레일상에서 직접 평가할 수 있는 상시 모니터링 기술이 부재한 실정이고, 이에 따른 유지관리를 위한 의사결정 지원이 필요한 실정이다.In addition, the need for monitoring for condition evaluation is increasing for the maintenance of rail pads and dustproof pads, but there is a problem in that efficiency is inferior in the case of on-site maintenance. For example, manpower to evaluate damage (eg, deterioration, hardening, damage, deformation, etc.) of the vibration box, vibration pad, and rail pad every 3 to 8 years depending on the section for tracks 10 years after operation. After removing the anti-vibration pad by removing the rail, rail fastening device, and sleeper, the spring constant of the anti-vibration pad is measured to determine whether to replace it. Accordingly, in the case of on-site maintenance, it is expected that it is difficult to maintain the tracks of urban railways that have been operating for over 20 years in terms of time and cost. In addition, there is no continuous monitoring technology that can directly evaluate the condition evaluation of rails and sleepers, as well as rail pads, and there is a need to support decision-making for maintenance.
전술한 바와 같이, 현재 도시철도용 콘크리트궤도인 STEDEF 궤도의 방진상자 내부에 설치된 방진패드의 상태 평가는 인력으로 레일, 레일체결장치 및 침목을 철거하여 방진패드를 분리한 후, 방진패드의 스프링정수를 측정하여 교체 여부를 결정하고 있기 때문에 교체시간과 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.As described above, the condition evaluation of the vibration-proof pad installed inside the vibration-proof box of the STEDEF track, which is a concrete track for urban railways, is performed by removing the rail, rail fastening device and sleeper by manpower, separating the vibration-proof pad, and then springing the vibration-proof pad. Since it is determined whether or not to replace by measuring, there is a problem that it takes a lot of replacement time and cost.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 도시철도 등에 사용되는 콘크리트궤도(Concrete Track)의 장기 공용성 평가를 위해서 방진패드에 가해지는 외부압력에 대응하여 내부 전기저항이 변화하는 압저항(Piezo-resistivity)에 따라 방진패드(Vibration Proofing Pad)의 비저항 변화를 확인함으로써 방진패드에 대한 교체시기를 산정할 수 있는, 자가진단 방진패드를 구비한 콘크리트궤도 및 그 방진패드 교체시기 결정 방법을 제공하기 위한 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention for solving the above-described problems is that the internal electrical resistance changes in response to the external pressure applied to the vibration-proof pad for the long-term commonality evaluation of the concrete track used for urban railways, etc. Concrete track equipped with self-diagnostic anti-vibration pad, which can calculate the replacement time for the anti-vibration pad by checking the specific resistance change of the vibration proofing pad according to the piezo-resistivity, and the method of determining the replacement time of the anti-vibration pad It is to provide.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 방진패드 및 압저항 센서와 무선통신기술을 융합하여 레일, 침목 및 방진패드의 상태를 지속적으로 평가할 수 있고, 콘크리트궤도의 상시 모니터링을 통해 레일, 침목 및 방진패드를 효율적으로 유지관리할 수 있는, 자가진단 방진패드를 구비한 콘크리트궤도 및 그 방진패드 교체시기 결정 방법을 제공하기 위한 것이다.Another technical problem to be achieved by the present invention is to continuously evaluate the condition of rails, sleepers, and vibration pads by fusion of vibration-proof pads and piezoresistive sensors and wireless communication technology, and through constant monitoring of concrete tracks, rails, sleepers, and vibration-proofing It is to provide a concrete track equipped with a self-diagnostic vibration-proof pad that can efficiently maintain the pad, and a method of determining when to replace the vibration-proof pad.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 자가진단 방진패드를 구비한 콘크리트궤도는, 콘크리트궤도용 콘크리트 도상에 설치되는 방진상자; 상기 방진상자에 매설되는 콘크리트침목; 자가진단이 가능하도록 전도성 소재가 방진패드 고무에 혼입되며, 상기 콘크리트침목과 방진상자의 내측 저면 사이에 삽입되어 수직방향 충격하중을 흡수하는 방진패드; 상기 콘크리트침목의 상면과 레일의 저면 사이에 삽입되어 수직방향 하중을 흡수하는 레일패드; 상기 레일패드의 양측에 인접하게 설치되어 상기 레일이 상기 콘크리트침목의 상면에 고정되도록 체결하는 레일체결장치; 및 상기 레일체결장치에 안착되는 레일을 포함하되, 상기 방진패드는 외부압력에 대해 내부 전기저항이 변화하는 압저항 특성을 갖고, 상기 압저항 특성을 이용하여 상기 방진패드에 가해지는 압력이 감지되는 것을 특징으로 한다.As a means for achieving the above-described technical problem, a concrete track having a self-diagnosis vibration-proof pad according to the present invention comprises: a vibration-proof box installed on a concrete track for a concrete track; A concrete sleeper buried in the vibration-proof box; A vibration-proof pad in which a conductive material is mixed with the vibration-proof pad rubber to enable self-diagnosis, and is inserted between the concrete sleeper and the inner bottom surface of the vibration-proof box to absorb a vertical impact load; A rail pad inserted between the upper surface of the concrete sleeper and the lower surface of the rail to absorb a vertical load; A rail fastening device installed adjacent to both sides of the rail pad and fastening the rail to be fixed to the upper surface of the concrete sleeper; And a rail seated on the rail fastening device, wherein the vibration-proof pad has a piezo-resistance characteristic in which internal electrical resistance changes with respect to an external pressure, and a pressure applied to the vibration-proof pad is sensed using the piezo-resistance characteristic. It is characterized by that.
여기서, 상기 방진패드 의해 측정된 압저항은 무선통신모듈을 통해 모니터링 단말로 전송되고, 상기 모니터링 단말은 상기 방진패드 사용 기간 및 통과톤수에 따른 비저항 변화를 통해 상기 방진패드의 상태를 평가하여 교체시기를 결정할 수 있다.Here, the piezoresistance measured by the anti-vibration pad is transmitted to a monitoring terminal through a wireless communication module, and the monitoring terminal evaluates the state of the anti-vibration pad through a change in resistivity according to the duration of use of the anti-vibration pad and the number of tonnage passed, Can be determined.
여기서, 상기 방진패드는, 방진패드 고무; 상기 방진패드 고무 사이에 혼입되는 전도성 소재; 상기 방진패드 고무 상부 및 하부에 배치되는 플레이트; 및 상기 플레이트에 연결되어 외부로 각각 인출되는 인출배선을 포함하되, 상기 전도성 소재는 마이크로미터 크기의 금속입자 또는 탄소나노튜브일 수 있다.Here, the anti-vibration pad includes: a rubber anti-vibration pad; A conductive material mixed between the anti-vibration pad rubbers; Plates disposed above and below the anti-vibration pad rubber; And lead wires connected to the plate and drawn to the outside, wherein the conductive material may be a micrometer-sized metal particle or a carbon nanotube.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 자가진단 방진패드를 구비한 콘크리트궤도는, 콘크리트궤도용 콘크리트 도상에 설치되는 방진상자; 상기 방진상자에 매설되는 콘크리트침목; 상기 콘크리트침목과 방진상자의 내측 저면 사이에 삽입되어 수직방향 충격하중을 흡수하는 방진패드; 상기 방진패드의 하부에 배치되고, 상기 방진패드의 자가진단이 가능하도록 외부압력에 대해 내부 전기저항이 변화하는 압저항을 측정하는 압저항 센서; 상기 콘크리트침목의 상면과 레일의 저면 사이에 삽입되어 수직방향 하중을 흡수하는 레일패드; 상기 레일패드의 양측에 인접하게 설치되어 상기 레일이 상기 콘크리트침목의 상면에 고정되도록 체결하는 레일체결장치; 및 상기 레일체결장치에 안착되는 레일을 포함하되, 상기 압저항 센서서 측정된 압저항 특성을 이용하여 상기 방진패드에 가해지는 압력이 감지되는 것을 특징으로 한다.On the other hand, as another means for achieving the above-described technical problem, the concrete track provided with a self-diagnosis anti-vibration pad according to the present invention, a vibration-proof box installed on the concrete track for the concrete track; A concrete sleeper buried in the vibration-proof box; A vibration-proof pad inserted between the concrete sleeper and the inner bottom surface of the vibration-proof box to absorb a vertical impact load; A piezo-resistance sensor disposed under the vibration-proof pad and measuring a piezoresistance in which internal electrical resistance changes with respect to an external pressure to enable self-diagnosis of the vibration-proof pad; A rail pad inserted between the upper surface of the concrete sleeper and the lower surface of the rail to absorb a vertical load; A rail fastening device installed adjacent to both sides of the rail pad and fastening the rail to be fixed to the upper surface of the concrete sleeper; And a rail mounted on the rail fastening device, wherein the pressure applied to the anti-vibration pad is sensed using the piezoresistance property measured by the piezoresistive sensor.
여기서, 상기 압저항 센서에 의해 측정된 압저항은 무선통신모듈을 통해 모니터링 단말로 전송되고, 상기 모니터링 단말은 상기 방진패드의 사용 기간 및 통과톤수에 따른 비저항 변화를 통해 상기 방진패드의 상태를 평가하여 교체시기를 결정할 수 있다.Here, the piezoresistance measured by the piezoresistive sensor is transmitted to a monitoring terminal through a wireless communication module, and the monitoring terminal evaluates the state of the vibration-proof pad through a specific resistance change according to the usage period and the number of tonnage of the vibration-proof pad So you can decide when to replace it.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 콘크리트궤도용 방진패드 교체시기 결정 방법은, a) 자가진단이 가능한 방진패드를 콘크리트궤도의 방진상자 및 콘크리트침목 사이에 설치하는 단계; b) 열차의 주행에 따라 방진패드에 가해지는 외부압력에 대응하여 내부 전기저항이 변화하는 압저항을 측정하는 단계; c) 상기 측정된 압저항 데이터를 무선통신모듈 통해 모니터링 단말로 전송하는 단계; d) 상기 모니터링 단말이 압저항 데이터를 분석하는 단계; e) 상기 모니터링 단말이 상기 방진패드의 비저항 변화를 확인하는 단계; 및 f) 상기 방진패드 상시 모니터링에 따른 방진패드의 교체시기를 결정하는 단계를 포함하되, 상기 b) 단계에서 상기 압저항 특성을 이용하여 상기 방진패드에 가해지는 압력이 감지되는 것을 특징으로 한다.On the other hand, as another means for achieving the above-described technical problem, the method of determining when to replace the vibration pad for concrete tracks according to the present invention is: a) installing a vibration pad for self-diagnosis between the vibration box and the concrete sleeper of the concrete track. step; b) measuring the piezoresistance in which the internal electrical resistance changes in response to the external pressure applied to the anti-vibration pad as the train travels; c) transmitting the measured piezoresistance data to a monitoring terminal through a wireless communication module; d) analyzing the piezoresistance data by the monitoring terminal; e) checking, by the monitoring terminal, a change in resistivity of the vibration-proof pad; And f) determining a replacement timing of the vibration-proof pad according to the constant monitoring of the vibration-proof pad, wherein in step b), a pressure applied to the vibration-proof pad is sensed using the piezoresistive property.
여기서, 상기 a) 단계의 방진패드는 자가진단이 가능하도록 전도성 소재가 방진패드 고무에 혼입되며, 상기 콘크리트침목과 방진상자의 내측 저면 사이에 삽입되어 수직방향 충격하중을 흡수하는 방진패드일 수 있다.Here, the vibration-proof pad of step a) may be a vibration-proof pad in which a conductive material is mixed with the vibration-proof pad rubber to enable self-diagnosis, and is inserted between the concrete sleeper and the inner bottom of the vibration-proof box to absorb a vertical impact load. .
여기서, 상기 a) 단계의 방진패드는 상기 콘크리트침목 방진상자의 내측 저면 사이에 삽입되어 수직방향 충격하중을 흡수하는 방진패드로서, 상기 방진패드의 하부에 압저항 센서가 배치되고, 상기 압저항 센서는 상기 방진패드의 자가진단이 가능하도록 외부압력에 대해 내부 전기저항이 변화하는 압저항을 측정할 수 있다.Here, the vibration-proof pad of step a) is a vibration-proof pad inserted between the inner bottom of the concrete sleeper vibration-proof box to absorb a vertical impact load, and a piezoresistive sensor is disposed under the vibration-proof pad, and the piezoresistive sensor May measure the piezoresistance at which the internal electrical resistance changes with respect to the external pressure so that self-diagnosis of the anti-vibration pad is possible.
본 발명에 따르면, 도시철도 등에 사용되는 콘크리트궤도(Concrete Track)의 장기 공용성 평가를 위해서 방진패드에 가해지는 외부압력에 대응하여 내부 전기저항이 변화하는 압저항(Piezo-resistivity)에 따라 방진패드(Vibration Proofing Pad)의 비저항 변화를 확인함으로써 방진패드에 대한 교체시기를 산정하여 효율적으로 유지관리할 수 있다.According to the present invention, in order to evaluate the long-term commonality of a concrete track used for urban railroads, etc., a vibration-proof pad (Piezo-resistivity) according to the piezo-resistivity in which the internal electrical resistance changes in response to the external pressure applied to the vibration-proof pad ( By checking the specific resistance change of Vibration Proofing Pad), it is possible to efficiently maintain and maintain the replacement time for the vibration proof pad.
본 발명에 따르면, 방진패드 및 압저항 센서와 무선통신기술을 융합하여 레일, 침목 및 방진패드의 상태를 지속적으로 평가할 수 있고, 콘크리트궤도의 상시 모니터링을 통해 레일, 침목 및 방진패드의 효율적 유지관리와 그로 인한 비용을 저감시키고 이용자 불편을 최소화할 수 있다.According to the present invention, it is possible to continuously evaluate the condition of rails, sleepers, and vibration-proof pads by fusion of vibration-proof pads, piezo-resistance sensors and wireless communication technology, and efficient maintenance of rails, sleepers and vibration-proof pads through constant monitoring of concrete tracks. It can reduce the cost and minimize user inconvenience.
본 발명에 따르면, 철도 콘크리트궤도의 방진패드의 최적 교체시기를 결정함으로써 열차의 진동을 제어하고 레일 마모를 최소화하며, 주행 안전성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, it is possible to control the vibration of the train, minimize rail wear, and improve driving safety by determining the optimum replacement time of the vibration-proof pad of the railway concrete track.
도 1a 내지 도 1c는 각각 본 발명의 실시예에 따른 자가진단 방진패드가 적용되는 콘크리트궤도를 설명하기 위한 도면들이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자가진단 방진패드를 구비한 콘크리트궤도를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자가진단 방진패드를 구비한 콘크리트궤도에서 압저항 측정 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자가진단 방진패드가 적용되는 콘크리트궤도의 상시 모니터링을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자가진단 방진패드를 구비한 콘크리트궤도를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자가진단 방진패드가 적용되는 콘크리트궤도의 상시 모니터링을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트궤도용 방진패드의 교체시기 결정 방법의 동작흐름도이다.1A to 1C are views each illustrating a concrete track to which a self-diagnosis anti-vibration pad according to an embodiment of the present invention is applied.
2 is a cross-sectional view showing a concrete track provided with a self-diagnosis anti-vibration pad according to the first embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a piezoresistance measurement principle in a concrete track equipped with a self-diagnosis vibration-proof pad according to the first embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining the constant monitoring of the concrete track to which the self-diagnosis anti-vibration pad according to the first embodiment of the present invention is applied.
5 is a cross-sectional view showing a concrete track provided with a self-diagnosis anti-vibration pad according to a second embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining constant monitoring of a concrete track to which a self-diagnosis vibration-proof pad according to a second embodiment of the present invention is applied.
7 is an operation flow diagram of a method of determining a replacement timing for a vibration isolation pad for a concrete track according to an embodiment of the present invention.
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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and similar reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.
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.Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated.
[STEDEF 형식의 콘크리트궤도 구조][STEDEF type concrete track structure]
도 1a 내지 도 1c는 각각 본 발명의 실시예에 따른 자가진단 방진패드가 적용되는 콘크리트궤도를 설명하기 위한 도면들로서, 도 1a는 STEDEF 형식의 콘크리트궤도를 나타내는 측면도이고, 도 1b는 사진이며, 도 1c는 분해사시도이다.1A to 1C are views for explaining a concrete track to which a self-diagnosis anti-vibration pad according to an embodiment of the present invention is applied, respectively, and FIG. 1A is a side view showing a concrete track of a STEDEF type, and FIG. 1B is a photograph, and FIG. 1c is an exploded perspective view.
도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자가진단 방진패드가 적용되는 STEDEF 형식의 콘크리트궤도는, 콘크리트 도상(110), 방진상자(120), 방진패드(130), 콘크리트침목(140), 레일패드(150), 레일체결장치(160) 및 레일(170)을 포함하며, 이때, 콘크리트침목(140)은 RC((Reinforced Concrete Block) 침목으로서, 타이바(180)에 의해 연결된다.1A to 1C, the concrete track of the STEDEF type to which the self-diagnosis anti-vibration pad according to the embodiment of the present invention is applied is a
구체적으로, 이러한 STEDEF 형식의 콘크리트궤도는 침목플로팅 궤도로서, 궤도구조 형식에 따라 콘크리트 도상(110)과 철근콘크리트침목(RC 침목: 140)을 침목 방진패드(130)와 방진상자(120)로 분리하여 도상층에 매립하는 매립식 모노블록 궤도시스템이다. 또한, 이러한 STEDEF 형식의 콘크리트궤도는 기능에 따라 궤도의 진동이 노반구조물로 전달되는 것을 방진상자(120) 내부의 고탄성 침목 방진패드(130)로 절연시킴으로써 노반구조물의 진동을 저감시키는 침목플로팅 궤도시스템이다.Specifically, this STEDEF type concrete track is a sleeper floating track, and according to the track structure type, the
이러한 STEDEF 형식의 콘크리트궤도에 사용되는 침목은 공장 제작된 RC 침목(140)으로서, 모노블록의 형상으로 방진상자(120) 및 방진패드(130)와 함께 콘크리트 도상(110)에 매립된다. 이러한 RC 침목(140)의 기능은 레일(170)로부터 전달되는 열차에 의해 가해지는 레일하중을 지지하고, 하중을 하부로 분산시키는 역할을 수행하며, 소정의 강도와 내구성을 보장할 수 있어야 한다. 또한, 이러한 STEDEF 형식의 콘크리트궤도는 사용되는 RC 침목(140)은, 도 1b에 도시된 바와 같이, 독립된 2개의 RC 침목이 타이바(Tie bar: 180)로 연결되어, 하나의 침목으로 구성되는 트윈 블록(Twin block) 형태로 사용될 수도 있다.The sleepers used in the concrete track of the STEDEF type are factory-made
또한, 이러한 RC 침목(140)을 감싸는 방진상자(Rubber boots: 120)는 콘크리트 도상(110)과 RC 침목(140)을 분리하도록 수명이 긴 탄성이 있는 물질로 제작되며, 상기 방진상자(120)의 양쪽 벽은, 도 1c에 도시된 바와 같이, 종방향으로 홈이 패여 있다. 이때, 상기 방진상자(120) 내부의 홈은 상기 RC 침목(140)과 방진상자(120) 사이의 마찰을 최소화하기 위한 것으로, 상기 RC 침목(140)은 상기 방진상자(120)를 마모시키지 않으면서 허용반력 범위 내에서 수직방향으로 움직일 수 있다.In addition, the vibration-proof box (Rubber boots: 120) surrounding the
또한, 상기 방진상자(120)와 RC 침목(140) 사이에 설치되는 침목 방진패드(130)는, 소음과 진동 저감을 위해서, 예를 들면, 천연고무소재(Natural rubber)로 형성되는 탄력성 패드로서, 수백만 개의 폐쇄된 가스세포질을 내포하여 내부적인 형상요소(Internal shape factor)를 구비하고 있기 때문에 팽창됨이 없이 필요에 따라 압축된다. 또한, 상기 방진패드(130)의 단면적이 크기 때문에 단위 면적당 받는 하중이 작기 때문에 상대적으로 수명이 길고 탄성의 변화가 적다. 즉, 상기 방진패드(130)는 상기 RC 침목(140)과 방진상자(120) 사이에 삽입되어 콘크리트궤도의 진동이 노반구조물에 전달되는 것을 최소화될 수 있다.In addition, the
레일체결장치(160)는 사용자 및 궤도의 성능 요구조건에 따라 변경이 가능하며, 이에 따라, 상기 RC 침목(140)과 레일(170)을 체결하는 레일체결장치(160)의 고정 형상은 변경이 불가피하다. 그러나 현재 국내의 경우, 도 1c에 도시된 바와 같이, 일반적으로 코일 스프링크립을 사용할 수 있다.The
레일패드(150)는 열가소성 폴리우레탄 (Thermoplastic Polyurethane: TPU) 재질로 형성되며, 레일의 고정 및 레일하중의 등분포를 위해 탄성 체결된다.The
이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 자가진단 방진패드를 구비한 콘크리트궤도를 설명하고, 도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 자가진단 방진패드를 구비한 콘크리트궤도를 설명하며, 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트궤도용 방진패드 교체시기 결정 방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, a concrete track provided with a self-diagnostic anti-vibration pad according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 4, and with reference to FIGS. 5 and 6, a second embodiment of the present invention will be described. A concrete track equipped with a self-diagnosing anti-vibration pad according to this will be described, and with reference to FIG. 7, a method of determining when to replace the anti-vibration pad for a concrete track according to an embodiment of the present invention will be described.
[제1 실시예: 자가진단 방진패드를 구비한 콘크리트궤도(100)][First Embodiment:
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자가진단 방진패드를 구비한 콘크리트궤도를 나타내는 단면도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자가진단 방진패드를 구비한 콘크리트궤도에서 압저항 측정 원리를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자가진단 방진패드가 적용되는 콘크리트궤도의 상시 모니터링을 설명하기 위한 도면이다.2 is a cross-sectional view showing a concrete track with a self-diagnosing anti-vibration pad according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a piezoresistance in the concrete track having a self-diagnosing anti-vibration pad according to the first embodiment of the present invention. It is a view for explaining the measurement principle, and FIG. 4 is a view for explaining constant monitoring of a concrete track to which a self-diagnosis anti-vibration pad according to the first embodiment of the present invention is applied.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 자가진단 방진패드를 구비한 콘크리트궤도(100)는, 콘크리트 도상(110), 방진상자(120), 방진패드(130), 콘크리트침목(140), 레일패드(150), 레일체결장치(160) 및 레일(170)을 포함하며, 상기 방진패드(130)의 방진패드 고무(131)에 전도성 소재(133)를 혼입하여 외부응력 및 변형에 대해 내부 전기저항이 변화하는 압저항 특성(piezo-resistivity)을 갖도록 하고, 이러한 압저항 특성을 이용하여 방진패드(130)의 외부압력을 감지하는 센싱 기능을 통해 자가진단이 가능하게 된다.2 to 4, a
방진상자(120)는 콘크리트 도상(110)과 콘크리트침목(140)을 분리하도록 콘크리트궤도용 콘크리트 도상(110)에 안착 설치된다.The vibration-
콘크리트침목(140)은 모노블록의 형상으로 방진상자(120) 및 방진패드(130)와 함께 콘크리트 도상(110)에 매립된다.The
방진패드(130)는 자가진단이 가능하도록 전도성 소재(133)가 방진패드 고무(131)에 혼입되며, 상기 콘크리트침목(140)과 방진상자(120)의 내측 저면 사이에 삽입되어 수직방향 충격하중을 흡수한다. 이때, 상기 방진패드(130)는 외부압력에 대해 내부 전기저항이 변화하는 압저항piezo-resistivity) 특성을 갖고, 상기 압저항 특성을 이용하여 상기 방진패드(130)에 가해지는 압력이 감지될 수 있다.In the vibration-
구체적으로, 상기 방진패드(130)는, 도 2의 하부에 도시된 바와 같이, 방진패드 고무(131); 상기 방진패드 고무(131) 사이에 혼입되는 전도성 소재(133); 상기 방진패드 고무(131) 상부 및 하부에 배치되는 플레이트(132a, 132b); 및 상기 플레이트(132a, 132b)에 연결되어 외부로 각각 인출되는 인출배선(134)을 포함할 수 있고, 이때, 상기 전도성 소재(133)는 마이크로미터(㎛) 크기의 금속입자 또는 탄소나노튜브(CNT)일 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 또한, 상기 방진패드(130)의 사용 기간 및 통과톤수에 따른 비저항 변화를 통해 상기 방진패드(130)의 상태를 평가할 수 있다.Specifically, the
또한, 도 3은 전도성 소재를 혼입한 방진패드(130)의 압저항 특성을 나타내며, 도 3의 a)는 압력이 가해지지 않을 경우, 전류가 발생하지 않지만, 도 3의 b)에 도시된 바와 같이, 상기 방진패드(130) 상에 압력이 가해질 경우, 압저항 특성에 따라 전류가 발생하는 것을 나타낸다. 여기서, 압저항(piezo-resistivity) 특성은 가해진 외부 압력이나 힘, 변형 등에 의해 전기적 저항이 변하는 특성으로서, 외부 압력이 커져서 입자가 서로 가까워지면 전자 이동이 활발해지는 원리를 말한다.In addition, FIG. 3 shows the piezoresistive properties of the
레일패드(150)는 상기 콘크리트침목(140)의 상면과 레일(170)의 저면 사이에 삽입되어 수직방향 하중을 흡수한다.The
레일체결장치(160)는 상기 레일패드(150)의 양측에 인접하게 설치되어 상기 레일(170)이 상기 콘크리트침목(140)의 상면에 고정되도록 체결하고, 레일(170)은 상기 레일체결장치(160)에 안착된다.
따라서 자가진단이 가능한 상기 방진패드(130)에 의해 측정된 압저항은, 도 4에 도시된 바와 같이, 무선통신모듈(210)을 통해 모니터링 단말(220)로 전송되고, 상기 모니터링 단말(220)은 상기 방진패드(130)의 사용 기간 및 통과톤수에 따른 비저항 변화를 통해 상기 방진패드(130)의 상태를 평가하여 교체시기를 결정할 수 있다.Therefore, the piezoresistance measured by the
[제2 실시예: 자가진단 방진패드와 압저항센서를 구비한 콘크리트궤도(100')][Second Example: Concrete Track 100' with Self-diagnosis Anti-vibration Pad and Piezoresistance Sensor]
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자가진단 방진패드를 구비한 콘크리트궤도를 나타내는 단면도이고, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자가진단 방진패드가 적용되는 콘크리트궤도의 상시 모니터링을 설명하기 위한 도면이다.5 is a cross-sectional view showing a concrete track having a self-diagnostic vibration-proof pad according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a constant monitoring of a concrete track to which a self-diagnostic vibration-proof pad according to the second embodiment of the present invention is applied. It is a figure for explaining.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 자가진단 방진패드를 구비한 콘크리트궤도(100')는 콘크리트 도상(110), 방진상자(120), 방진패드(130), 콘크리트침목(140), 레일패드(150), 레일체결장치(160), 레일(170) 및 압저항 센서(190)를 포함하며, 전술한 제1 실시예와 비교하면, 상기 방진패드(130)의 방진패드 고무에 전도성 소재를 혼입하는 대신에 상기 방진패드(130)의 하부에 압저항 센서(190)를 설치함으로써 상기 방진패드(130)의 자가진단이 가능하도록 외부압력에 대해 내부 전기저항이 변화하는 압저항(piezo-resistivity)을 측정하게 된다.5 and 6, a
방진상자(120)는 콘크리트궤도용 콘크리트 도상(110)에 설치된다.The vibration-
콘크리트침목(140)은 상기 방진상자(120)에 매설된다.
방진패드(130)는 상기 콘크리트침목(140)과 방진상자(120)의 내측 저면 사이에 삽입되어 수직방향 충격하중을 흡수한다.The vibration-
압저항 센서(190)는 상기 방진패드(130)의 하부에 배치되고, 상기 방진패드(130)의 자가진단이 가능하도록 외부압력에 대해 내부 전기저항이 변화하는 압저항(piezo-resistivity)을 측정한다.The piezo-
레일패드(150)는 상기 콘크리트침목(140)의 상면과 레일(170)의 저면 사이에 삽입되어 수직방향 하중을 흡수한다.The
레일체결장치(160)는 상기 레일패드(150)의 양측에 인접하게 설치되어 상기 레일(170)이 상기 콘크리트침목(140)의 상면에 고정되도록 체결하고, 레일(170)은 상기 레일체결장치(160)에 안착된다.
이에 따라, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 압저항 센서(190)에서 측정된 압저항 특성을 이용하여 상기 방진패드(130)에 가해지는 압력이 감지될 수 있고, 상기 압저항 센서(190)에 의해 측정된 압저항은 무선통신모듈(210)을 통해 모니터링 단말(220)로 전송되고, 상기 모니터링 단말(220)은 상기 방진패드(130)의 사용 기간 및 통과톤수에 따른 비저항 변화를 통해 상기 방진패드(130)의 상태를 평가하여 교체시기를 결정할 수 있다.Accordingly, as shown in FIG. 6, the pressure applied to the
결국, 본 발명의 실시예에 따른 자가진단 방진패드를 구비한 콘크리트궤도에 따르면, 철도 콘크리트궤도 구조의 방진패드(130)의 최적 교체시기를 결정함으로써 열차의 진동 제어를 향상시키고, 레일 마모를 최소화하여 주행 안전성을 향상시킬 수 있다. 또한, 콘크리트궤도 구조의 상시 모니터링을 통한 레일, 침목 및 방진패드를 효율적으로 유지관리할 수 있고, 그로 인한 비용저감 및 이용자 불편을 최소화할 수 있다.In the end, according to the concrete track provided with the self-diagnosis vibration-proof pad according to the embodiment of the present invention, the vibration control of the train is improved by determining the optimum replacement time of the vibration-
[콘크리트궤도용 방진패드 교체시기 결정 방법][How to determine when to replace vibration pad for concrete track]
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트궤도용 방진패드의 교체시기 결정 방법의 동작흐름도이다.7 is an operation flow diagram of a method of determining a replacement timing for a vibration isolation pad for a concrete track according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트궤도용 방진패드의 교체시기 결정 방법은, 먼저, 자가진단이 가능한 방진패드(130)를 콘크리트궤도(100)의 방진상자(120) 및 침목(140) 사이에 설치한다(S110).Referring to FIG. 7, the method of determining the replacement timing of the vibration-proof pad for a concrete track according to an embodiment of the present invention includes, first, a vibration-
다음으로, 열차의 주행에 따라 방진패드(130)에 가해지는 외부압력에 대응하는 내부 전기저항이 변화하는 압저항(piezo-resistivity)을 측정한다(S120). 이때, 상기 압저항 특성을 이용하여 상기 방진패드(130)에 가해지는 압력이 감지될 수 있다. 여기서, 상기 방진패드(130)는 자가진단이 가능하도록 전도성 소재(133)가 방진패드 고무(131)에 혼입되며, 상기 콘크리트침목(140)과 방진상자(120)의 내측 저면 사이에 삽입되어 수직방향 충격하중을 흡수하는 방진패드일 수 있다. 이에 따라, 상기 방진패드(130)에 의해 측정된 압저항은 무선통신모듈(210)을 통해 모니터링 단말(220)로 전송되고, 상기 모니터링 단말(220)은 상기 방진패드(130)의 사용 기간 및 통과톤수에 따른 비저항 변화를 통해 상기 방진패드(130)의 상태를 평가하여 교체시기를 결정할 수 있다.Next, piezo-resistivity in which the internal electrical resistance corresponding to the external pressure applied to the
또한, 상기 방진패드(130)는 상기 콘크리트침목(140)과 방진상자(120)의 내측 저면 사이에 삽입되어 수직방향 충격하중을 흡수하는 방진패드로서, 상기 방진패드(130)의 하부에 압저항 센서(190)가 배치되고, 상기 압저항 센서(190)는 상기 방진패드(130)의 자가진단이 가능하도록 외부압력에 대해 내부 전기저항이 변화하는 압저항을 측정할 수도 있다. 이에 따라. 상기 압저항 센서(190)에 의해 측정된 압저항은 무선통신모듈(210)을 통해 모니터링 단말(220)로 전송되고, 상기 모니터링 단말(220)은 상기 방진패드(130)의 사용 기간 및 통과톤수에 따른 비저항 변화를 통해 상기 방진패드(130)의 상태를 평가하여 교체시기를 결정할 수 있다.In addition, the vibration-
다음으로, 상기 측정된 압저항 데이터를 무선통신모듈(210)을 통해 모니터링 단말(220)로 전송한다(S130).Next, the measured piezoresistance data is transmitted to the
다음으로, 상기 모니터링 단말(220)이 압저항 데이터를 분석한다(S140).Next, the
다음으로, 상기 모니터링 단말(220)이 상기 방진패드(130)의 비저항 변화를 확인한다(S150).Next, the
다음으로, 상기 방진패드(130)의 상시 모니터링에 따른 방진패드(130)의 교체시기를 결정한다(S160).Next, it is determined when to replace the
본 발명의 실시예에 따른 콘크리트궤도용 방진패드의 교체시기 결정 방법에 따르면, 방진패드(130) 및 압저항 센서(190)와 무선통신기술을 융합한 STEDEF 궤도의 상시 모니터링이 가능하며, 예를 들면, 운영중인 STEDEF 궤도 일부 구간(예를 들면, 구간별, 통과톤수별 표본 구간 선정)의 방진상자 내부에 압저항 센서 또는 방진패드를 설치한 후, 무선통신기술과 융합하여 시간 및 통과톤수에 따른 비저항 변화를 상시 측정함으로써, 레일-침목-방진패드의 건전성을 레일상에서 용이하게 진단 및 모니터링할 수 있다. 또한, 상기 압저항 센서 또는 방진패드의 자가진단을 통해서, 방진상자 및 방진패드 등의 손상, 예를 들면, 열화, 경화, 훼손, 변형 등을 조사할 수 있고, 레일 관련 데이터베이스를 구축할 수 있으며, 조사 자료를 축적함으로써 콘크리트궤도의 유지관리 의사결정을 지원하고, 효율적인 유지관리를 통해 콘크리트궤도의 경제성 및 안전성을 확보할 수 있다.According to the method for determining the replacement timing of the vibration-proof pad for a concrete track according to an embodiment of the present invention, it is possible to constantly monitor the STEDEF track in which the vibration-
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.The above description of the present invention is for illustrative purposes only, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that other specific forms can be easily modified without changing the technical spirit or essential features of the present invention will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
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.The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. do.
100, 100': 콘크리트궤도(STEDEF 구조)
110: 콘크리트 도상 120: 방진상자
130: 방진패드 140: 콘크리트침목(RC 침목)
150: 레일패드 160: 레일체결장치(e-클립)
170: 레일 180: 타이바(Tie Bar)
190: 압저항 센서 210: 무선통신모듈
220: 모니터링 단말
131: 방전패드 고무 132a, 132b: 플레이트
133: 전도성 소재 134: 인출배선100, 100': concrete track (STEDEF structure)
110: concrete plate 120: dustproof box
130: anti-vibration pad 140: concrete sleeper (RC sleeper)
150: rail pad 160: rail fastening device (e-clip)
170: rail 180: tie bar
190: piezoresistive sensor 210: wireless communication module
220: monitoring terminal
131:
133: conductive material 134: lead wiring
Claims (12)
상기 방진상자(120)에 매설되는 콘크리트침목(140);
자가진단이 가능하도록 전도성 소재(133)가 방진패드 고무(131)에 혼입되며, 상기 콘크리트침목(140)과 방진상자(120)의 내측 저면 사이에 삽입되어 수직방향 충격하중을 흡수하는 방진패드(130);
상기 콘크리트침목(140)의 상면과 레일(170)의 저면 사이에 삽입되어 수직방향 하중을 흡수하는 레일패드(150);
상기 레일패드(150)의 양측에 인접하게 설치되어 상기 레일(170)이 상기 콘크리트침목(140)의 상면에 고정되도록 체결하는 레일체결장치(160); 및
상기 레일체결장치(160)에 안착되는 레일(170)을 포함하되,
상기 방진패드(130)는 외부압력에 대해 내부 전기저항이 변화하는 압저항(piezo-resistivity) 특성을 갖고, 상기 압저항 특성을 이용하여 상기 방진패드(130)에 가해지는 압력이 감지되고,
상기 방진패드(130)에 의해 측정된 압저항은 무선통신모듈(210)을 통해 모니터링 단말(220)로 전송되고, 상기 모니터링 단말(220)은 상기 방진패드(130)의 사용 기간 및 통과톤수에 따른 비저항 변화를 통해 상기 방진패드(130)의 상태를 평가하여 교체시기를 결정하며,
상기 방진패드(130)는,
방진패드 고무(131);
상기 방진패드 고무(131) 사이에 혼입되는 전도성 소재(133);
상기 방진패드 고무(131) 상부 및 하부에 배치되는 플레이트(132a, 132b); 및
상기 플레이트(132a, 132b)에 연결되어 외부로 각각 인출되는 인출배선(134)을 포함하는 자가진단 방진패드를 구비한 콘크리트궤도.A vibration-proof box 120 installed on the concrete track 110 for concrete tracks;
Concrete sleepers 140 buried in the vibration-proof box 120;
The conductive material 133 is mixed with the vibration-proof pad rubber 131 to enable self-diagnosis, and is inserted between the concrete sleeper 140 and the inner bottom of the vibration-proof box 120 to absorb the vertical impact load ( 130);
A rail pad 150 inserted between the upper surface of the concrete sleeper 140 and the bottom surface of the rail 170 to absorb a vertical load;
A rail fastening device 160 installed adjacent to both sides of the rail pad 150 to fasten the rail 170 to be fixed to the upper surface of the concrete sleeper 140; And
Including a rail 170 that is seated on the rail fastening device 160,
The anti-vibration pad 130 has a piezo-resistivity characteristic in which the internal electrical resistance changes with respect to an external pressure, and a pressure applied to the anti-vibration pad 130 is sensed using the piezo-resistance characteristic,
The piezoresistance measured by the anti-vibration pad 130 is transmitted to the monitoring terminal 220 through the wireless communication module 210, and the monitoring terminal 220 corresponds to the usage period and the passing tonnage of the anti-vibration pad 130. The replacement time is determined by evaluating the state of the anti-vibration pad 130 through the corresponding specific resistance change,
The anti-vibration pad 130,
Anti-vibration pad rubber 131;
A conductive material 133 mixed between the anti-vibration pad rubbers 131;
Plates (132a, 132b) disposed above and below the anti-vibration pad rubber (131); And
Concrete track provided with a self-diagnosis anti-vibration pad including lead wires 134 connected to the plates 132a and 132b and drawn to the outside.
상기 전도성 소재(133)는 마이크로미터(㎛) 크기의 금속입자 또는 탄소나노튜브(CNT)인 것을 특징으로 하는 자가진단 방진패드를 구비한 콘크리트궤도.The method of claim 1,
The conductive material 133 is a concrete track provided with a self-diagnostic anti-vibration pad, characterized in that the metal particles or carbon nanotubes (CNT) of a micrometer (㎛) size.
상기 방진상자(120)에 매설되는 콘크리트침목(140);
상기 콘크리트침목(140)과 방진상자(120)의 내측 저면 사이에 삽입되어 수직방향 충격하중을 흡수하는 방진패드(130);
상기 방진패드(130)의 하부에 배치되고, 상기 방진패드(130)의 자가진단이 가능하도록 외부압력에 대해 내부 전기저항이 변화하는 압저항을 측정하는 압저항 센서(190);
상기 콘크리트침목(140)의 상면과 레일(170)의 저면 사이에 삽입되어 수직방향 하중을 흡수하는 레일패드(150);
상기 레일패드(150)의 양측에 인접하게 설치되어 상기 레일(170)이 상기 콘크리트침목(140)의 상면에 고정되도록 체결하는 레일체결장치(160); 및
상기 레일체결장치(160)에 안착되는 레일(170)을 포함하되,
상기 압저항 센서(190)에서 측정된 압저항 특성을 이용하여 상기 방진패드(130)에 가해지는 압력이 감지되고,
상기 압저항 센서(190)에 의해 측정된 압저항은 무선통신모듈(210)을 통해 모니터링 단말(220)로 전송되고, 상기 모니터링 단말(220)은 상기 방진패드(130)의 사용 기간 및 통과톤수에 따른 비저항 변화를 통해 상기 방진패드(130)의 상태를 평가하여 교체시기를 결정하는 것을 특징으로 하는 자가진단 방진패드를 구비한 콘크리트궤도.A vibration-proof box 120 installed on the concrete track 110 for concrete tracks;
Concrete sleepers 140 buried in the vibration-proof box 120;
A vibration-proof pad 130 inserted between the concrete sleeper 140 and the inner bottom surface of the vibration-proof box 120 to absorb a vertical impact load;
A piezo-resistance sensor 190 disposed under the anti-vibration pad 130 and measuring piezoresistance at which internal electrical resistance changes with respect to an external pressure so that self-diagnosis of the anti-vibration pad 130 is possible;
A rail pad 150 inserted between the upper surface of the concrete sleeper 140 and the bottom surface of the rail 170 to absorb a vertical load;
A rail fastening device 160 installed adjacent to both sides of the rail pad 150 to fasten the rail 170 to be fixed to the upper surface of the concrete sleeper 140; And
Including a rail 170 that is seated on the rail fastening device 160,
The pressure applied to the anti-vibration pad 130 is sensed using the piezoresistance characteristic measured by the piezoresistive sensor 190,
The piezoresistance measured by the piezoresistance sensor 190 is transmitted to the monitoring terminal 220 through the wireless communication module 210, and the monitoring terminal 220 is used for the period of use and the passing tonnage of the anti-vibration pad 130. Concrete track with a self-diagnosis anti-vibration pad, characterized in that the replacement time is determined by evaluating the state of the anti-vibration pad 130 through a change in resistivity according to the specific resistance.
b) 열차의 주행에 따라 방진패드(130)에 가해지는 외부압력에 대응하여 내부 전기저항이 변화하는 압저항(piezo-resistivity)을 측정하는 단계;
c) 상기 측정된 압저항 데이터를 무선통신모듈(210)을 통해 모니터링 단말(220)로 전송하는 단계;
d) 상기 모니터링 단말(220)이 압저항 데이터를 분석하는 단계;
e) 상기 모니터링 단말(220)이 상기 방진패드(130)의 비저항 변화를 확인하는 단계; 및
f) 상기 방진패드(130)의 상시 모니터링에 따른 방진패드(130)의 교체시기를 결정하는 단계를 포함하되,
상기 b) 단계에서 상기 압저항 특성을 이용하여 상기 방진패드(130)에 가해지는 압력이 감지되고,
상기 a) 단계의 방진패드(130)는 자가진단이 가능하도록 전도성 소재(133)가 방진패드 고무(131)에 혼입되며, 상기 콘크리트침목(140)과 방진상자(120)의 내측 저면 사이에 삽입되어 수직방향 충격하중을 흡수하는 방진패드이고,
상기 a) 단계의 방진패드(130)는, 방진패드 고무(131); 상기 방진패드 고무(131) 사이에 혼입되는 전도성 소재(133); 상기 방진패드 고무(131) 상부 및 하부에 배치되는 플레이트(132a, 132b); 및 상기 플레이트(132a, 132b)에 연결되어 외부로 각각 인출되는 인출배선(134)을 포함하며, 상기 방진패드(130)에 의해 측정된 압저항은 무선통신모듈(210)을 통해 모니터링 단말(220)로 전송되고, 상기 모니터링 단말(220)은 상기 방진패드(130)의 사용 기간 및 통과톤수에 따른 비저항 변화를 통해 상기 방진패드(130)의 상태를 평가하여 교체시기를 결정하는 것을 특징으로 하는 콘크리트궤도용 방진패드의 교체시기 결정 방법.a) installing a vibration-proof pad 130 capable of self-diagnosis between the vibration-proof box 120 of the concrete track 100 and the concrete sleeper 140;
b) measuring piezo-resistivity in which internal electrical resistance changes in response to external pressure applied to the vibration-proof pad 130 as the train travels;
c) transmitting the measured piezoresistive data to the monitoring terminal 220 through the wireless communication module 210;
d) analyzing the piezoresistance data by the monitoring terminal 220;
e) checking, by the monitoring terminal 220, a change in resistivity of the vibration-proof pad 130; And
f) including the step of determining the replacement timing of the vibration-proof pad 130 according to the constant monitoring of the vibration-proof pad 130,
In step b), the pressure applied to the anti-vibration pad 130 is sensed using the piezoresistive property,
In the anti-vibration pad 130 of step a), a conductive material 133 is mixed with the anti-vibration pad rubber 131 to enable self-diagnosis, and is inserted between the concrete sleeper 140 and the inner bottom of the anti-vibration box 120 It is a vibration-proof pad that absorbs the vertical impact load,
The vibration-proof pad 130 of step a) includes: a vibration-proof pad rubber 131; A conductive material 133 mixed between the anti-vibration pad rubbers 131; Plates (132a, 132b) disposed above and below the anti-vibration pad rubber (131); And a lead wire 134 connected to the plates 132a and 132b and drawn to the outside, respectively, and the piezoresistance measured by the anti-vibration pad 130 is a monitoring terminal 220 through the wireless communication module 210 ), and the monitoring terminal 220 determines the replacement time by evaluating the state of the vibration-proof pad 130 through a change in resistivity according to the use period and the number of tonnage of the vibration-proof pad 130. How to decide when to replace the vibration pad for concrete tracks.
상기 전도성 소재(133)는 마이크로미터(㎛) 크기의 금속입자 또는 탄소나노튜브(CNT)인 것을 특징으로 하는 콘크리트궤도용 방진패드의 교체시기 결정 방법.The method of claim 7,
The conductive material 133 is a method of determining the replacement timing of a vibration-proof pad for a concrete track, characterized in that the metal particles or carbon nanotubes (CNT) of a micrometer (㎛) size.
상기 a) 단계의 방진패드(130)는 상기 콘크리트침목(140)과 방진상자(120)의 내측 저면 사이에 삽입되어 수직방향 충격하중을 흡수하는 방진패드로서, 상기 방진패드(130)의 하부에 압저항 센서(190)가 배치되고, 상기 압저항 센서(190)는 상기 방진패드(130)의 자가진단이 가능하도록 외부압력에 대해 내부 전기저항이 변화하는 압저항을 측정하는 것을 특징으로 하는 콘크리트궤도용 방진패드의 교체시기 결정 방법.The method of claim 7,
The vibration-proof pad 130 of step a) is a vibration-proof pad inserted between the concrete sleeper 140 and the inner bottom surface of the vibration-proof box 120 to absorb a vertical impact load, and is located under the vibration-proof pad 130 A piezoresistive sensor 190 is disposed, and the piezoresistive sensor 190 measures piezoresistance at which internal electrical resistance changes with respect to external pressure so that self-diagnosis of the anti-vibration pad 130 is possible. How to decide when to replace the vibration pad for track.
상기 압저항 센서(190)에 의해 측정된 압저항은 무선통신모듈(210)을 통해 모니터링 단말(220)로 전송되고, 상기 모니터링 단말(220)은 상기 방진패드(130)의 사용 기간 및 통과톤수에 따른 비저항 변화를 통해 상기 방진패드(130)의 상태를 평가하여 교체시기를 결정하는 것을 특징으로 하는 콘크리트궤도용 방진패드의 교체시기 결정 방법.The method of claim 11,
The piezoresistance measured by the piezoresistance sensor 190 is transmitted to the monitoring terminal 220 through the wireless communication module 210, and the monitoring terminal 220 is used for the period of use and the passing tonnage of the anti-vibration pad 130. A method of determining the replacement timing of the vibration-proof pad for concrete tracks, characterized in that the replacement timing is determined by evaluating the state of the vibration-proof pad 130 through the specific resistance change according to the change.
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