KR102413411B1 - 철도교량의 재하시험 장치 및 이를 이용한 레일의 처짐 측정방법 - Google Patents

철도교량의 재하시험 장치 및 이를 이용한 레일의 처짐 측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 철도교량에서 열차의 통상적 운행을 방해하지 않으면서 교량 상판의 변형이 함께 고려된 레일의 처짐을 측정할 수 있도록 하는 사물인터넷을 활용한 철도교량 재하시험에 관한 것으로서, 상기 재하시험의 구조는 철도교량의 부동기준체에 설치되는 레이저처짐계와; 상기 레이저처짐계로부터 일정거리 이격되어 설치되는 반사부재와; 레일 하부에 위치한 침목의 상부에 설치되는 것으로서 인접 레일침하계를 기준으로 상대 처짐량을 측정하는 다수 개의 레일침하계와; 상기 레이저처짐계와 레일침하계에 의한 측정값을 수신하여 레일침하계가 설치된 각 위치에서의 절대 처짐량을 산출하는 연산부와, 상기의 상대 처짐량과 절대 처짐량에 관한 각 데이터를 저장하는 기록부가 포함되어 구성되는 메인컴퓨터와; 상기 메인컴퓨터의 기록부에 저장된 데이터를 외부에서 그래프 또는 수치로 확인할 수 있도록 하는 모니터계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

철도교량의 재하시험 장치 및 이를 이용한 레일의 처짐 측정방법{LOAD TEST DEVICE FOR RAILWAY BRIDGES AND METHOD OF MEASURING THE SAGGING OF RAILS USING THE SAME}
본 발명은 철도교량의 내하력을 측정하는 것에 관련되는 것으로서, 보다 구체적으로는 열차의 통상적 운행을 방해하지 않으면서 교량 상판의 변형이 함께 고려된 레일의 처짐을 측정할 수 있도록 하는 장치 내지 방법에 관한 것이다.
철도교량에서의 안전한 열차운행을 위한 재하시험은 필수적이다. 이러한 재하시험의 전통적인 방식은 열차가 운행하지 않는 시각을 이용하여 승객에 상응하는 하중의 물통을 열차내에 적재시킨 상태에서 중량추를 교량 하부로 늘어뜨리고 그 변화를 측정함으로써 철도교량의 처짐량을 측정한다.
또 다른 측정방법으로 교량의 상판과 교각 사이에 다양한 측정장치를 사용하여 이들 사이의 응답관계를 통해 철도교량의 거동을 파악하는 방안이 있다.
그러나 이들의 각 측정방법은 일정시간 동안 선로를 통제한 상태에서 이루어져야 하고, 이러한 측정장치들을 설치하기 위해서는 많은 시간과 인력 및 비용이 소요되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 등록특허공보 등록번호 10-1154489호의 교량 위를 주행하는 열차의 윤중을 측정하여 철도교량의 내하력을 산출하는 측정방법을 제안한 바 있다.
상기 등록번호 10-1154489호의 재하시험을 위한 장치는, 철도교에 배치되는 레일이 상기 레일을 따라 주행하는 열차의 윤중에 의해 변형될 때 상기 레일과 함께 변형될 수 있도록 상기 레일의 웨브 좌우에 배치되는 복수의 윤중 측정용 스트레인 게이지를 구비하고, 상기 복수의 윤중 측정용 스트레인 게이지가 휘트스톤 브리지(Wheatstone Bridge) 회로를 구성하도록 연결되어 상기 레일이 상기 열차의 윤중에 의해 변형될 때 전압을 출력하는 윤중측정 게이지 유닛; 상기 열차의 윤중에 의한 상기 레일의 하중-변형률 관계식을 얻기 위한 것으로, 상기 레일에 수직 방향으로 일정한 하중을 가하기 위한 수직하중 제공장치, 상기 수직하중 제공장치를 지지하기 위한 지지대 및 상기 지지대를 상기 레일에 고정하기 위한 고정장치를 구비하는 윤중 측정기; 상기 레일이 상기 열차의 횡력에 의해 변형될 때 상기 레일과 함께 변형될 수 있도록 상기 레일의 저부 좌우에 배치되는 복수의 횡력 측정용 스트레인 게이지를 구비하고, 상기 복수의 횡력 측정용 스트레인 게이지가 휘트스톤 브리지(Wheatstone Bridge) 회로를 구성하도록 연결되어 상기 레일이 상기 열차에 의한 횡력에 의해 변형될 때 전압을 출력하는 횡력측정 게이지 유닛; 및 상기 열차의 횡력에 의한 상기 레일의 하중-변형률 관계식을 얻기 위한 것으로, 상기 레일에 횡방향으로 일정한 하중을 가하기 위한 횡하중 제공장치, 상기 횡하중 제공장치를 지지하기 위한 지지바 및 상기 지지바의 양쪽 끝단에 결합되고 상기 지지바를 상기 레일 사이에 위치시키기 위해 상기 레일의 상면에 얹히는 한 쌍의 거치대를 구비하는 횡력 측정기;로 이루어진다.
그런데 상기한 등록번호 10-1154489호의 장치에 의한 재하시험은 실제 운행하는 열차의 하중을 재하하중으로 적용하기 때문에 별도의 운행통제 등의 문제점은 해결할 수 있게 되나, 이를 위한 측정은 레일에 작용하는 하중과 그의 변형률 사이의 관계속에서만 이루어지는 것으로서, 철도교량 상판과 침목의 변형 등에 대하여는 전혀 고려되지 않으므로 이에 의해 측정된 철도교량의 내하력은 충분한 신뢰성을 담보할 수 없게 된다.
KR 10-1154489 B1
본 발명은 종래기술들의 상기한 각 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 침목과 교량의 변위가 함께 고려되어 레일의 침하상태를 정확하게 파악할 수 있고, 실시간 확인과 더불어 동일 위치에서의 장기간 측정 데이터를 쉽게 취득할 수 있어 신뢰성을 높일 수 있고, 측정을 위한 철도교량의 열차운행 중단없이 쉽게 측정할 수 있는 철도교량의 재하시험 장치 및 이를 이용한 레일의 처짐 측정방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 의하면, 철도교량의 처짐 측정을 위한 재하시험 구조에 있어서, 철도교량의 부동기준체에 설치되는 레이저처짐계와; 상기 레이저처짐계로부터 일정거리 이격되어 경사지게 설치되는 반사부재과; 레일 하부에 위치한 침목의 상부에 설치되는 것으로서 인접 레일침하계를 기준으로 상대 처짐량을 측정하는 다수 개의 레일침하계와; 상기 레이저처짐계와 레일침하계에 의한 측정값을 수신하여 레일침하계가 설치된 각 위치에서의 절대 처짐량을 산출하는 연산부와, 상기의 상대 처짐량과 절대 처짐량에 관한 각 데이터를 저장하는 기록부가 포함되어 구성되는 메인컴퓨터와; 상기 메인컴퓨터의 기록부에 저장된 데이터를 외부에서 그래프 또는 수치로 확인할 수 있도록 하는 모니터계;로 이루어지 사물인터넷을 활용한 철도교량 재하시험 구조가 제공된다.
이때 부동기준체는 철도교량의 교대 또는 교각과 일체로 구축된 콘크리트 구조물로 설정하여 여기에 레이저처짐계를 설치할 수 있고, 상기 레이저처짐계와 일정거리 이격되는 반사부재는 침목 상부에 설치된 다수 개의 레일침하계 중 레이저처짐계에 가장 근접한 레일침하계가 설치된 침목에 함께 설치할 수 있다.
또한 레일침하계는 센서고정대와 이에 설치 고정되는 처짐센서로 구성시키고, 상기 센서고정대를 침목에 레일을 고정시키는 레일고정장치에 설치할 수 있다.
상기한 철도교량 재하시험 구조에 의해 레일의 처짐량을 측정하는 방법은, a) 철도교량 재하시험에 의한 계측하기 위한 처짐시험구간을 설정하는 단계; b) 철도교량 재하시험 구조의 각 장비를 설치하는 단계; c) 레이저처짐계와 반사부재를 이용하여 처짐 측정의 기준점을 셋팅하는 단계; d) 상기 기준점을 기준으로 레일침하계의 기준점을 셋팅하는 단계; e) 열차를 진입시켜 레일의 상대 처짐량을 측정하면서, 이에 대한 데이터를 실시간으로 메인컴퓨터로 송신하는 단계; f) 열차의 통과가 완료되면, 레이저처짐계와 레일침하계의 각 기준점을 확인하여 이들을 다시 셋팅한 후, 상기 e)단계를 설정된 횟수만큼 반복하여 레일의 절대 처짐량에 대한 데이터의 신뢰성을 확인하는 단계;가 순차로 이루어진다.
본 발명은 열차의 운행에 의해 변위가 발생하지 않는 부동기준체에 레이저처짐계를 설치하여 절대적인 기준점을 설정하고, 침목과 레일이 일체화된 위치에서 처짐의 측정이 이루어지므로 열차운행에 의한 철도교량 처짐 측정에 대한 높은 신뢰도를 가질 수 있게 한다.
또한 본 발명은 정상적으로 운행되고 있는 열차를 대상으로 재하시험이 이루어지므로 가장 현실적인 데이터를 확보할 수 있도록 함과 더불어 실시간으로 처짐의 변화상태를 확인할 수 있고, 이를 과거의 데이터와 쉽게 비교할 수 있어 철도교량의 유지관리가 효율적으로 이루어질 수 있도록 한다.
또한 본 발명은 열차운행을 통제할 필요가 없고 측정을 위한 각 장비의 설치 및 철거가 매우 용이할 뿐 아니라 상시 설치상태를 유지시킬 수도 있고, 이를 위한 별도의 복잡한 행정절차의 준비작업을 필요로 하지 아니하여 최소의 시간으로 경제적인 내하시험을 실시할 수 있게 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 철도교량 재하시험 구조에 관한 평면도 및 입면도이다.
도 2 내지 4는 상기 재하시험 구조에서 각 실시예의 레일고정장치에 레일침하계가 설치된 상태의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 메인컴퓨터에 의한 실질적인 처짐량의 산출과정에 대한 설명도이다.
도 6은 본 발명의 재하시험 구조를 이용하여 레일의 처짐을 측정하는 방법에 관한 공정도이다.
이하에서는 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명을 설명함에 있어 공지의 구성을 구체적으로 설명함으로 인하여 본 발명의 기술적 사상을 흐리게 하거나 불명료하게 하는 경우에는 위 공지의 구성에 관한 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 철도교량 재하시험 구조를 설명하기 위하여 각 도시한 것이다.
본 발명에 의한 레일(12)의 처짐 측정은, 열차가 운행되지 않는 야간에는 물론, 열차가 운행되고 있는 주간에 열차의 운행을 통제하지 않고 실제 운행중인 열차를 레일(12) 처짐의 측정을 위한 시험열차로 활용하여 이루어지게 할 수 있도록 하며, 이러한 측정 과정과 결과는 현장 이외의 곳에서 인터넷 모바일 등을 통해 실시간 확인이 가능하며, 기록저장을 통해 장기적인 변화의 관측이 쉽게 이루어질 수 있게 한다.
이를 위한 본 발명의 철도교량 재하시험 구조는, 도 1에 도시된 바와 같이, 레이저처짐계(41)와 반사부재(42)와, 레일침하계(50)와, 이들에 의해 측정된 각 데이터를 연산하고 기록 저장하는 메인컴퓨터(60) 및, 측정과정 중의 실시간 또는 최종 결과 데이터를 표출시키는 모니터계(70)로 이루어진다.
레이저처짐계(41)는 반사부재(42)를 이용하여 레일침하계(50)에 기준점이 설정될 수 있도록 한다. 이러한 기준점은, 장기간에 걸쳐 수년 간격으로 반복실시되는 각 재하시험시에도 동일하도록 유지시키는 것이 바람직하다.
이를 위해 열차가 통과돠는 과정 중에도 처짐 등의 움직임이 발생하지 않으면서 열차의 진행을 방해하지 않는 레일(12)의 바깥 지점의 곳에 부동기준체(21)를 설정하고, 상기 부동기준체(21)에 레이저처침계를 탈착 가능하도록 설치한다.
예컨대 교대 또는 교각이 위치한 곳의 선로바닥 내지 측구는 상기의 교대 등과 일체화된 콘크리트 구조물(20)로 구축되는 바, 상기의 콘크리트 구조물(20)을 레이저처짐계(41)가 설치되는 부동기준체(21)로 설정하는 것이 바람직하다. 그러나 주변의 여건상 필요한 경우에는 교대 또는 교각과 일체로 구성되어 부동기준체(21)의 기능을 할 수 있는 별도의 구조물을 설치할 수도 있다.
부동기준체(21)에 설치된 레이저처짐계(41)는 이로부터 일정거리 이격되어 반사면이 경사지게 형성된 반사부재(42)에 수평으로 레이저를 발사하고, 그 반사부재(42)에 레이저가 착지된 점을 기준으로 하여 레일침하계(50)의 기준점을 설정한다.
레일침하계(50)의 최초 설정된 기준점이 변화되었는지의 여부는 레이저처짐계(41)에서 발사된 레이저가 반사부재(42)에서 반사되어 되돌아 오는 시간을 측정하여 상호 비교함으로써 확인할 수 있다.
레일침하계(50)가 레일(12)과 선로의 자갈층 사이에 설치되는 경우 이에 의해 측정된 레일(12) 자체의 탄성변화에 의해 레일(12)의 정확한 처짐량을 파악하기 여려우나, 본 발명에서는 레일(12) 하부에 위치한 침목(11)의 상부에 레일침하계(50)를 설치함으로써, 침목(11) 자체의 처짐이 함께 고려된 레일(12)의 처짐량을 파악할 수 있어 철도교량의 구조적 판단에 매우 유의미한 데이터를 얻을 수 있게 한다.
이러한 레일침하계(50)는 일정한 간격으로 다수 개가 배치되면서, 인접한 레일침하계(50)를 기준으로 한 상대 처짐량을 측정한다.
아울러 레일침하계(50)는 각 침목(11)마다 설치될 수도 있고, 하나씩 건너뛰면서 설치될 수 있으며, 이러한 배치간격은 철도교량의 경간길이, 교량의 구조형식, 시험목적 등의 다양한 조건에 따라 다르게 설정될 수 있다.
이때 상기와 같이 침목(11)의 상부에 설치된 다수 개의 레일침하계(50) 중 가장 앞에 설치된 레일침하계(50), 즉 레이저처짐계(41)에 가장 근접한 레일침하계(50)가 설치된 침목(11)에는 상술한 반사부재(42)가 함께 설치됨으로써 레일침하계(50)의 기준점에 관한 셋팅이 용이하게 이루어지게 할 수 있다.
한편 본 발명은 실제 운행되고 있는 열차를 이용하여 재하시험을 실시할 수 있도록 한다. 따라서 침목(11)에 설치되는 레일침하계(50)는 상술한 부동기준체(21)와 마찬가지로 열차의 운행에 간섭되지 않도록 설치되어야 하는 바, 레일(12)을 침목(11)에 고정시키는 레일고정장치(30)에 설치하는 것이 바람직하다. 이러한 레일침하계(50)는 후술하는 센서고정대(51)와 처짐센서(52)로 구성된다.
레일고정장치(30)는 다양한 구조로 이루어진다. 도 2 내지 4는 각 실시예의 레일고정장치(30)에 레일침하계(50)가 설치된 상태를 각 도시한 것이다.
예컨대, 도 2에 도시된 실시예의 레일고정장치(30)는 베이스플레이트(31)와, 레일클립(32) 및 절연블록(33)이 포함되어 구성된다.
베이스플레이트(31)는 레일고정장치(30) 자체를 침목(11)에 고정시키기 위한 것으로서, 침목(11)의 상면에 볼트체결에 의해 고정되면서 레일클립(32)의 일단부를 고정시킨다.
상기 레일클립(32)은 레일(12)의 하단부를 가압함으로써 레일(12)이 침목(11)에 고정되도록 한다. 이때 레일(12)의 하단부 상면과 레일클립(32) 사이에는 절연블록(33)이 설치된다.
도 3에 도시된 실시예의 레일고정장치(30)는 베이스플레이트(31)의 고정단(31a)에 탄성을 가지는 레일클립(32)이 설치되는 구조를 가진다.
도 4에 도시된 실시예의 레일고정장치(30)는 베이스플레이트(31) 후면에 높이조절플레이트(34)가 더 설치된다. 상기 높이조절플레이트(34)는 고정쐐기(35)에 의해 높이가 조절되면서 고정된다.
상기와 같이 각 구성된 레일고정장치(30)에는 레일침하계(50)를 고정시키기 위한 센서고정대(51)가 설치된다.
상기 센서고정대(51)는 도 2에서와 같이, 절연블록(33)에 설치될 수도 있으나, 베이스플레이트(34) 등의 다른 부재에 설치되어도 무방하다.
예컨대 도 3에서는 베이스플레이트(31)의 측면에 센서고정대(51)를 부착 고정시킨 예이고, 도 4는 연결대(36)을 매개로 하여 센서고정대(51)를 베이스플레이트(31)와 일체화시킨 예이다.
도 3, 4에서와 같이, 센서고정대(51)를 레일고정장치(30)의 내측에 설치하기 어려운 경우, 예컨대 침목(11)의 외측에 설치되어야 하는 경우에는, 센서고정대(51)의 하부에 레일(12)의 하부를 직접 파지하는 가압편(51b)과 상기 가압편(51b)가 설치되는 받침대(51a)가 더 설치될 수 있다.
다만 어느 경우이든 상술한 바와 같이 레일침하계(50)가 설치된 센서고정대(51)에 의해 열차운행에 간섭이 발생하지 않아야 한다. 아울러 상기 센서고정대(51)는 레일침하계(50)의 탈착이 용이한 구조를 가져야 한다.
각 레일침하계(50)와 메인컴퓨터(60) 사이에는 유무선을 통한 데이터의 송수신이 이루어진다. 따라서 레일침하계(50)에는 메인컴퓨터(60)에 데이터를 무선으로 전송시키기 위한 송신기(미도시)가 설치될 수도 있고, 도 2에 도시된 것처럼 유선 송신을 위한 송신케이블(53)이 설치될 수도 있다. 송신케이블(53)이 설치된 경우 이를 보호하기 위한 보호관(54)이 인접한 센서고정대(51)들 각 사이에 더 설치될 수 있다.
메인컴퓨터(60)는 연산부(61)와 기록부(62)가 포함되어 구성된다.
메인컴퓨터(60)의 연산부(61)는 레이저처짐계(41)와 각 레일침하계(50)에 의해 측정된 값을 수신하여 레일침하계(50)가 설치된 각 위치에서의 절대 처짐량을 산출한다.
도 5는 연산부(61)에 의해 각 위치에서의 실질적인 처짐량인 절대 처짐량을 산출하는 과정을 도시한 것이다.
열차가 계측대상인 처짐시험구간에 정지 또는 통과하는 과정 중에 각 레일침하계(50)는 각 위치에서의 지점변위를 계측하게 되는데, 이때 계측된 데이터는 도 3의 (a)에서와 같이, 인접한 레일침하계(50)를 기준으로 한 상대 변위량으로 나타난다.
이러한 각 데이터들은 메인컴퓨터(60)로 송신되며, 메인컴퓨터(60)의 연산부(61)는 이들 각 측정값들을 누적 연산하여 레일침하계(50)가 설치된 각 위치에서의 실제의 처짐량인 절대 처짐량을 산출한다. 도 3의 (b)는 연산부(61)에 의해 산출된 절대 처짐량을 수치로 설명한 것의 예이다.
연산부(61)에 의해 산출된 실제의 처짐량 및 이와 관련된 각 데이터는 메인컴퓨터(60)의 기록부(62)에 저장되고, 기록부(62)에 저장된 데이터는 출력수단인 모니터계(70)를 통해 외부에서 그래프 또는 수치로 확인할 수 있게 된다. 상기 모니터계(70)는 특별히 제한될 필요는 없는 것으로서, 모바일일 수도 있고 테블릿 PC일 수도 있다.
지금까지 본 발명에 의한 철도교량 재하시험 구조에 관하여 설명하였는 바, 도 6은 상기의 재하시험 구조를 이용하여 레일(12) 처짐을 측정하는 방법에 관한 공정도를 도시한 것이다.
상기의 레일(12) 처짐에 대한 측정은 철도교량 재하시험에 의해 계측하기 위한 처짐시험구간을 설정하는 것으로부터 시작된다. 상기 처짐시험구간은 통상적으로 경간단위로 설정된다.
또한 측정의 시기는, 종래의 방식처럼 열차운행시간이 아닌 별도의 야간시간으로 설정할 수도 있으나, 본 발명의 경우는 정상 운행되는 열차를 재하 하중으로 하여 실시할 수 있으므로, 특별히 한정할 필요가 없다.
에컨대 열차 자체의 하중만을 재하 하중으로 한 시험은 승객이 거의 없는 야간시간대를 이용하여 이루어질 수 있고, 열차의 만재하중을 재하 하중으로 한 시험은 러시아워 시간대를 이용하여 이루어질 수 있다.
처짐시험구간이 설정되면, 그 구간의 양 측단 중 열차의 운행에 의해 처짐 등 변형이 발생하지 않는 위치, 예컨대 교대나 교각과 일체로 구축된 측구 등의 콘크리트 구조물(20)을 부동기준체(21)로 설정하고, 상기 부동기준체(21)에 레이저처짐계(41)를 설치한다. 아울러 설정된 간격으로 침목(11)의 센서고정대(51)에 레일침하계(50)를 설치한다.
레이저침하계로부터 일정거리 이격되어 설치되는 반사부재(42)는 경사진 반사면을 가지도록 구성하되, 레이저처짐계(41)에 가장 근접한 레일침하계(50)와 일체가 되도록 설치한다.
상기와 같이 레이저처짐계(41) 등의 철도교량 재하시험 구조의 각 장비에 대한 설치가 완료되면, 레이저처짐계(41)와 반사부재(42)를 이용하여 처짐 측정의 기준점을 셋팅하는 단계가 진행된다. 이에 의한 기준점은 부동기준체(21)에서 설정된 것이므로 향후의 재하시험에서도 그대로 적용되는 절대 기준점이 된다. 레이저처짐계(41)에 의한 기준점 셋팅이 완료되면, 이를 기준으로 각 레일침하계(50)에 대하여도 각 기준점을 셋팅한다.
레일침하계(50)에 대한 기준점 셋팅이 완료되면, 열차를 진입시켜 레일침하계(50)가 설치된 각 위치에서의 상대 처짐량을 측정한다. 열차의 이동과정 중에 발생하는 각 처짐량의 데이터는 실시간으로 메인컴퓨터(60)로 송신된다. 송신된 데이터는 연산부(61)에 의해 곧바로 각 위치에서의 실제 처짐량으로 산정되고, 이는 즉시 모니터계(70)에 의해 표출되므로, 관리자는 열차의 진행에 따른 레일(12)의 처짐변화를 실시간으로, 그리고 정량적으로 이를 확인할 수 있게 된다.
이러한 측정과정은 설정된 횟수만큼 반복하여 실시된다. 즉 열차의 통과가 완료되어 상기한 방식으로의 1차 측정이 완료되면, 레이저처짐계(41)와 레일침하계(50)의 각 기준점을 확인하여 다시 셋팅한 후, 열차를 통과시켜 2차 측정을 실시한다. 이러한 반복 측정에 의한 각 데이터에 대하여 표준편차를 확인함으로써 측정 결과에 대한 데이터의 신뢰성을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명은 구체적인 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였으나, 상기 실시 예는 본 발명을 이해하기 쉽도록 하기 위한 예시에 불과한 것이므로, 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이를 다양하게 변형하여 실시할 수 있을 것임은 자명한 것이다. 따라서 그러한 변형 예들은 청구범위에 기재된 바에 의해 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.
11; 침목 12; 레일
20; 콘크리트 구조물 21; 부동기준체
30; 레일고정장치 31; 베이스플레이트
31a; 고정단 32; 레일클립
33; 절연블록 34; 높이조절플레이트
35; 고정쐐기 36; 연결대
41; 레이저처짐계 42; 반사부재
50; 레일침하계 51; 센서고정대
51a; 받침대 51b; 가압편
52; 처짐센서 53; 송신케이블
54; 보호관 60; 메인컴퓨터
61; 연산부 62; 기록부
70; 모니터계

Claims (6)

  1. 철도교량의 처짐 측정을 위한 재하시험 구조에 있어서,
    철도교량의 부동기준체(21)에 설치되는 레이저처짐계(41)와;
    상기 레이저처짐계(41)로부터 일정거리 이격되어 설치되는 반사부재(42)와;
    레일(12) 하부에 위치한 침목(11)의 상부에 설치되는 것으로서 인접 레일침하계(50)를 기준으로 상대 처짐량을 측정하는 다수 개의 레일침하계(50)와;
    상기 레이저처짐계(41)와 레일침하계(50)에 의한 측정값을 수신하여 레일침하계(50)가 설치된 각 위치에서의 절대 처짐량을 산출하는 연산부(61)와, 상기의 상대 처짐량과 절대 처짐량에 관한 각 데이터를 저장하는 기록부(62)가 포함되어 구성되는 메인컴퓨터(60)와;
    상기 메인컴퓨터(60)의 기록부(62)에 저장된 데이터를 외부에서 그래프 또는 수치로 확인할 수 있도록 하는 모니터계(70);로 이루어지는 것으로서,
    상기 부동기준체(21)는 열차의 진행을 방해하지 않는 레일(12)의 바깥 지점의 곳에서 철도교량의 교대 또는 교각과 일체로 구축된 콘크리트 구조물(20)로서, 상기 레이저처짐계(41)가 탈착 가능하도록 설치되고,
    상기 반사부재(42)는 레일침하계(50)의 기준점 셋팅을 위해, 반사면이 경사지게 형성되면서 침목(11) 상부에 설치된 다수 개의 레일침하계(50) 중 레이저처짐계(41)에 가장 근접한 레일침하계(50)가 설치된 침목(11)에 함께 설치되며,
    상기 레일침하계(50)는, 열차의 운행에 간섭되지 않도록 레일(12)을 침목(11)에 고정시키는 레일고정장치(30)에 설치되는 것을 특징으로 하는 사물인터넷을 활용한 철도교량 재하시험 구조.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 레일고정장치(30)는, 침목(11)의 상면에 고정되는 베이스플레이트(31)와, 상기 베이스플레이트(31)와 볼트체결되면서 레일(12)의 하단부를 고정시키는 레일클립(32)과, 레일(12)의 하단부 상면과 레일클립(32) 사이에 설치되는 절연블록(33)이 포함되어 구성되며,
    상기 레일침하계(50)는, 상기 절연블록(33) 또는 레일클립(32)에 설치되는 센서고정대(51)와, 상기 센서고정대(51)에 설치되는 처짐센서(52)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 사물인터넷을 활용한 철도교량 재하시험 구조.
  6. 제1항 또는 제5항에 의한 철도교량 재하시험 구조에 의해 레일(12)의 처짐량을 측정하는 방법으로서,
    a) 철도교량 재하시험에 의한 계측하기 위한 처짐시험구간을 설정하는 단계;
    b) 철도교량 재하시험 구조의 각 장비를 설치하는 단계;
    c) 레이저처짐계(41)와 반사부재(42)를 이용하여 처짐 측정의 기준점을 셋팅하는 단계;
    d) 상기 기준점을 기준으로 레일침하계(50)의 기준점을 셋팅하는 단계;
    e) 열차를 진입시켜 레일(12)의 상대 처짐량을 측정하면서, 이에 대한 데이터를 실시간으로 메인컴퓨터(60)로 송신하는 단계;
    f) 열차의 통과가 완료되면, 레이저처짐계(41)와 레일침하계(50)의 각 기준점을 확인하여 이들을 다시 셋팅한 후, 상기 e)단계를 설정된 횟수만큼 반복하여 레일(12)의 절대 처짐량에 대한 데이터의 신뢰성을 확인하는 단계;가 순차로 이루어지는 것을 특징으로 하는 사물인터넷을 활용한 철도교량 재하시험에 의한 레일 처짐의 측정방법.
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