KR102635255B1

KR102635255B1 - 고무 차륜 경전철의 타이어 모니터링 시스템

Info

Publication number: KR102635255B1
Application number: KR1020220149214A
Authority: KR
Inventors: 김재훈
Original assignee: 한국철도기술연구원
Priority date: 2021-11-15
Filing date: 2022-11-10
Publication date: 2024-02-13
Also published as: KR20230071069A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 고무차륜 경전철의 타이어 모니터링 시스템은, 고무차륜 경전철의 각 바퀴에 내장된 보조륜의 일측면에 각각 결합된 제 1 센서; 고무차륜 경전철의 각 바퀴의 타이어의 내측면에 결합된 제 2 센서 및 상기 제 1 센서 및 제 2센서의 센싱 정보를 기록하는 차상 정보 시스템을 포함하되, 상기 제 1 센서는 온도 센서 또는 압력 센서를 포함하고, 상기 제 2 센서는 가속도 센서를 포함하는 것이다.

Description

고무 차륜 경전철의 타이어 모니터링 시스템{TIRE MONITORING SYSTEM FOR RUBBER WHEELED LIGHT RAIL}

본 발명은 고무 차륜 경전철의 타이어 모니터링 시스템에 관한 것이다.

최근 고무 차륜을 이용한 경전철이 주요 구간에 상용화되고 있다. 고무 차륜은 철제 차륜 대비 주행소음이 적고, 도심 지상 주행으로 인한 건설비를 절감할 수 있으며, 뛰어난 감가속능력으로 인해 좁은 역간 거리를 구현할 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 운행 중인 경전철 타이어에서 이상 마모 현상이 발생하거나 타이어 균열 발생으로 타이어의 조기 교체가 자주 이루어지고 있어, 유지보수 비용이 증가할뿐만 아니라 갑작스런 손상으로 인한 경전철 운행 지연이 발생하는 단점도 가지고 있다.

이러한, 고무 차륜을 이용하는 경전철의 경우, 타이어 손상으로 매년 수억원의 조기 교체 비용이 발생할 것으로 예상되고 있는 가운데, 경전철에 대한 추가 노선이 확정됨에 따라 이상 교체 비용 증가가 예상되고 있다.

고무차륜 경전철은 국내에서는 아직 유사 사례가 없는 차세대 교통 수단으로서, 비슷한 주행 환경을 가진 덤프트럭과 비교해보면, 15톤 덤프트럭의 주행시 평균 중량은 약 22톤으로서, 타이어는 10개가 장착되어, 타이어 1개당 담당하중은 2.2 톤이 된다. 이에 비하여, 고무 차륜 경전철의 평균 중량은 약 18톤에 이르는데, 장착되는 바퀴는 4개에 불과하며, 타이어 1개당 담당하중은 4.5 톤에 이르는 가혹한 환경이다.

본 발명에서는 고성능, 고내구 타이어를 개발하는 것과는 별개로, 이들의 상태를 실시간으로 모니터링하는 새로운 시스템을 제안하고자 한다.

대한민국등록특허공보 제 10-2097520 호(발명의 명칭: 철도차량용 휠 회전 모니터링 장치)

본 발명은, 고무 차륜 경전철에서 사용되는 고무 차륜의 상태를 실시간으로 모니터링 할 수 있는 시스템을 제안하는 것을 목적으로 한다.

다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 고무차륜 경전철의 타이어 모니터링 시스템은, 고무차륜 경전철의 각 바퀴에 내장된 보조륜의 일측면에 각각 결합된 제 1 센서; 고무차륜 경전철의 각 바퀴의 타이어의 내측면에 결합된 제 2 센서 및 상기 제 1 센서 및 제 2센서의 센싱 정보를 기록하는 차상 정보 시스템을 포함하되, 상기 제 1 센서는 온도 센서 또는 압력 센서를 포함하고, 상기 제 2 센서는 가속도 센서를 포함하는 것이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 고무차륜 경전철의 타이어 모니터링 시스템을 이용한 타이어 모니터링 방법은, 고무차륜 경전철의 각 바퀴에 내장된 보조륜의 일측면에 각각 결합된 제 1 센서와 고무차륜 경전철의 각 바퀴의 타이어의 내측면에 결합된 제 2 센서로부터 센싱 정보를 차상 정보 시스템이 수신하는 단계; 및 상기 차상 정보 시스템이 상기 수신된 센싱 정보를 각 차량의 바퀴별로 구분하여 기록하는 단계를 포함하되, 상기 제 1 센서는 온도 센서 또는 압력 센서를 포함하고, 제 2 센서는 가속도 센서를 포함하는 것이다.

전술한 본 발명의 구성을 통해, 고무 차륜 경전철 차량의 타이어 상태를 자동으로 모니터링하고, 이후 유지보수와 실시간으로 연계될 수 있도록 한다.

특히, 고무 차륜 경전철 차량의 바퀴에 추가되는 보조륜의 구성을 활용하여, 온도 센서, 압력 센서를 각각 안전한 위치에 배치함으로써, 타이어 상태 모니터링을 위한 다양한 정보를 보다 안정적으로 수집할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고무차륜 경전철의 타이어 모니터링 시스템을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링 센서의 상세 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 상태 등급을 분석하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 헬스 모니터링 모듈의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고무차륜 경전철의 타이어 모니터링 방법을 도시한 순서도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 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.

본 명세서에 있어서 '부(部)'란, 하드웨어 또는 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함하며, 하나의 유닛이 둘 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 둘 이상의 유닛이 하나의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다. 한편, '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.

네트워크는 단말들 및 서버들과 같은 각각의 노드 상호 간에 정보 교환이 가능한 연결 구조를 의미하는 것으로, 근거리 통신망(LAN: Local Area Network), 광역 통신망(WAN: Wide Area Network), 인터넷 (WWW: World Wide Web), 유무선 데이터 통신망, 전화망, 유무선 텔레비전 통신망 등을 포함한다. 무선 데이터 통신망의 일례에는 3G, 4G, 5G, 3GPP(3rd Generation Partnership Project), LTE(Long Term Evolution), LTE-R, WIMAX(World Interoperability for Microwave Access), 와이파이(Wi-Fi), 블루투스 통신, 적외선 통신, 초음파 통신, 가시광 통신(VLC: Visible Light Communication), 라이파이(LiFi) 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다.

본 명세서에서 사용자 단말은 네트워크를 통해 서버 또는 다른 컴퓨팅 장치에 접속할 수 있는 컴퓨터나 휴대용 단말기로 구현될 수 있다. 여기서, 컴퓨터는 예를 들어, 웹 브라우저(WEB Browser)가 탑재된 노트북, 데스크톱(desktop), 랩톱(laptop) 등을 포함하고, 휴대용 단말기는 예를 들어, 휴대성과 이동성이 보장되는 무선 통신 장치로서, 각종 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치를 포함할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고무차륜 경전철의 타이어 모니터링 시스템을 도시한 것이다.

도시된 바와 같이, 고무차륜 경전철의 타이어 모니터링 시스템(10)은 적어도 하나 이상의 경전철(100)에 각각 설치된 차상 정보 시스템(110)과 적어도 하나 이상의 차량 유지보수 기지(200)에 각각 설치된 관리 서버(210)를 포함한다.

또한, 고무차륜 경전철(100)은 적어도 하나 이상의 차량을 포함하고, 각 차량에는 복수의 차륜이 결합되는데, 각 차륜의 상태를 모니터링 하는 모니터링 센서(120)가 결합된다. 또한, 실시예에 따라 타이어 마모 판별부(116)가 추가적으로 결합될 수 있다.

모니터링 센서(120)는 각 타이어의 상태 정보를 수집하는데, 타이어 내부의 온도, 압력, 가속도 등의 정보를 수집하며, 무선 통신을 통해 각 차량에 설치된 게이트웨이(112)를 경유하여, 차상 정보 시스템(110)으로 모니터링 센서(120)의 센싱 정보가 전달된다. 이를 위해, 모니터링 센서(120)는 센싱 정보를 전송하는 무선 통신 모듈을 포함한다. 또한, 모니터링 센서(120)는 배터리를 내장하여 구동하거나, 차량의 진동 에너지를 수집하여 전기 에너지로 변환하는 에너지 하비스터를 사용하여 전기 에너지를 확보할 수 도 있다.

또한, 타이어 마모 판별부(116)는 모니터링 센서(120)를 통해 수집한 가속도에 기초하여, 개별 타이어의 마모 상태를 판별한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링 센서의 상세 구성을 도시한 도면이다.

본 발명의 고무차륜 경전철에 사용되는 바퀴는 도시된 바와 같이, 휠(152)과 타이어(154)를 포함하며, 휠의 외주면에 결합되는 보조륜(156)을 추가로 포함한다. 보조륜(156)은 타이어(154)의 파손등에 의해 공기압이 제로가 된 상태에서도 주행 성능을 유지하는 런플랫 기능을 제공하여 차량의 전복을 방지하기 위한 목적으로 설치된다. 이를 위해, 보조륜(156)은 타이어(154) 내부에 소정의 강성을 제공할 수 있도록, 휠(152)의 외주면에 결합되되, 타이어의 내부에 위치한다.

보조륜(156)은 소정의 면적을 가지면서 타이어의 내측 평면과 대향하는 상부림(158), 휠의 외주면과 접촉하는 하부림(162), 상부림(158)과 하부림(162)사이에서 상부림(158)과 하부림(162)을 각각 연결하는 지지부(160)를 포함한다. 이에 따라, 보조륜(156)의 단면은 영어 대문자 I 또는 한자 “工”과 같은 형상을 갖는다.

한편, 본 발명에서 제 1 센서(122)는 보조륜(156)에 결합하고, 제 2 센서(124)는 타이어의 내측면에 결합한다. 이때, 제 1 센서(122)는 온도 센서와 압력 센서를 포함하고, 제 2 센서(124)는 가속도 센서를 포함한다.

온도와 압력의 경우 타이어 내측 어디에 결합하더라도 비슷한 센싱 결과를 보장할 수 있어, 제 1 센서(122)는 보조륜(156)에 의해 형성되는 공간, 특히 보조륜(156)의 지지부(160)에 일측에 고정하여, 제 1 센서(122)의 파손을 방지한다. 이때, 제 1 센서(122)의 결합을 위해, 지지부(160)에 대한 볼팅 결합 또는 접착제를 이용한 결합, 브라켓을 지지부(160)에 먼저 결합시킨 후 브라켓에 제 1 센서(122)를 결합시키는 등 다양한 체결 방식을 사용할 수 있다.

그러나, 가속도 센서는 타이어에 결합하는 것이 가장 안정적인 성능을 보장할 수 있어, 타이어의 내측면에 결합하도록 한다.

다시 도 1을 참조하면, 게이트웨이(112)는 각 차량에 배치되어, 타이어 모니터링 센서(120)로부터 수집한 정보를 취합하고, 이를 차상 정보 시스템(110)으로 전송한다.

차상 정보 시스템(110)은 경전철에 포함된 각 차량의 각 차륜에 결합된 모니터링 센서(120)의 센싱 정보를 수집하고, DB를 통해 각 센싱 정보를 관리한다. 특히, 각 센서(120)의 식별 정보와 매칭하여, 각 센싱 정보가 수집된 시간별로, 타이어 내부의 온도, 압력 또는 가속도 등의 정보를 누적 기록한다. 또한, 이와 같이 수집된, 모니터링 센서(120)의 센싱 정보를 경전철(100) 또는 각 차량의 식별정보를 포함한 상태로, 관리 서버(210)로 전송하여, 고무 차륜 경전철의 타이어 상태를 실시간으로 모니터링 하도록 한다.

또한, 차상 정보 시스템(110)은 각 센싱 정보와 미리 설정된 임계값을 비교하고, 이를 통해 차량의 안전 상태 여부를 확인한다. 즉, 모니터링 센서(120)로부터 실시간으로 수집되는 온도, 압력 또는 가속도 정보가 미리 설정된 임계값을 각각 초과한 경우에는, 위험 상태임을 알리는 경고를 출력하거나, 관제 센터 등에 전달한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 상태 등급을 분석하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

고무차륜 경전철은 일반적인 트럭, 버스등과는 달리 각 바퀴에 조향 장치가 결합되어 있지 않고, 도시된 바와 같이 안내륜(300)을 이용하여 바퀴를 레일(310)에 접촉시킨 상태로 조향을 하게 되며, 이 과정에서 타이어의 측면이 레일(310)에 상당한 압력을 가진 상태로 접촉하게 된다. 이러한 운전 조건에 의해, (e)와 같이 균일하게 마모가 발생하는 현상뿐만 아니라, (b)와 같이 편마모가 심하게 발생하거나, (c)나 (d)와 같이 타이어의 측면에 손상이 발생할 수 있다.

이와 같이, 고무차량 경전철에서는 방향 전환이 일어날 때 마다, 타이어가 레일(310)에 접촉하므로, 내부 온도와 압력이 급상승하는 시점이 반복적으로 발생하게 된다. 본 발명에서는 제 1 센서(122)에 포함된 온도 센서와 압력 센서를 이용하여 타이어 내부의 온도와 압력을 지속적으로 센싱하고, 온도와 압력이 급상승하는 지점이 반복되는 횟수를 기초로 타이어의 상태를 분류할 수 있다. 예를 들어, 온도와 압력이 각 임계값을 초과하는 순간이 제 1 반복 횟수 보다 작으면 정상 상태로 분류하고, 제 2 반복 횟수 보다 크면 상태 점검 필요 등급으로 구분하고, 제 3 반복 횟수 보다 크면 교체 필요 등급으로 구분하는 등으로 타이어 상태 등급을 분류할 수 있다.

한편, 가속도 센서 만으로도 타이어의 마모 상태를 확인할 수 있는데, 이는 타이어의 평면부의 마모를 검출하는데 더 적합하다.

다시 도 1을 참조하면, 차량 유지보수 기지(200)에 의해 운영되는 관리 서버(210)는 유지보수 모듈(220)과 헬스 모니터링 모듈(230)을 포함하거나, 이를 각각 관리한다. 유지보수 모듈(220)과 헬스 모니터링 모듈(230)은 관리 서버(210)에 의해 운영되는 것으로서, 관리 서버(210)에 포함되는 소프트웨어 로직의 형태로 구현되거나, 별도의 컴퓨팅 장치의 형태로 구현되는 것도 가능하다.

유지보수 모듈(220)은 경전철 차량의 운행 스케줄과 각 타이어의 상태 등급을 고려하여, 경전철 차량에 대한 유지 보수 지령을 출력한다.

헬스 모니터링 모듈(230)은 타이어 모니터링 센서(120)의 정보를 기초로, 각 차량의 타이어별 상태를 실시간으로 모니터링하고, 각 타이어의 상태의 등급을 분류한다.

헬스 모니터링 모듈(230)은 각 경전철 차량의 차상 정보 시스템을 통해 수집한 차량별 타이어 모니터링 센서 정보를 수집하고, 이를 전처리하여, 타이어별 온도, 내부 압력, 마모도 상태를 수집한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 헬스 모니터링 모듈의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

헬스 모니터링 모듈(230)은 룰베이스 알고리즘에 기반하여 타이어 상태 등급을 분류하거나 또는 머신러닝 알고리즘에 기반하여 구축된 타이어 상태 등급 분류 모델을 사용할 수 있다. 룰베이스 알고리즘에 따르면, 앞서 살펴본 바와 같이, 타이어 내부의 온도와 압력이 급상승하는 지점이 반복되는 횟수를 기초로 타이어의 상태를 분류할 수 있다. 예를 들어, 온도와 압력이 각 임계값을 초과하는 순간이 제 1 반복 횟수 보다 작으면 정상 상태로 분류하고, 제 2 반복 횟수 보다 크면 상태 점검 필요 등급으로 구분하고, 제 3 반복 횟수 보다 크면 교체 필요 등급으로 구분하는 등으로 타이어 상태 등급을 분류할 수 있다.

또한, 헬스 모니터링 모듈(230)은 머신러닝 알고리즘을 위해, 헬스 모니터링 모듈(230)은 데이터 전처리부(232), 각 타이어 모니터링 센서(120)로부터 수집된 센싱 데이터를 관리하는 센싱 데이터 DB(234), 유지보수 모듈(220)로부터 수집한 유지 보수 데이터를 관리하는 유지보수 데이터 DB(236) 및 타이어 상태 등급 분류 모듈(238)을 포함한다.

데이터 전처리부(232)는 센서 또는 유지 보수 모듈(220)로부터 수집된 각종 데이터를 데이터 분석에 용이하도록 데이터 변환하거나, 주요 데이터를 추출한다.

데이터 전처리부(232)를 거친 데이터는 각각 센싱 데이터 DB(234)와 유지 보수 데이터 DB(236)에 기록되어, 머신 러닝 과정에 사용되는 학습 데이터로서 활용되거나, 타이어 상태 등급 분류를 추론하기 위한 입력 데이터로서 활용된다.

센싱 데이터 DB(234)에는 각 타이어 모니터링 센서(120)로부터 수집된 타이어 내부의 온도, 압력, 가속도 등의 정보가 수집된다. 또한, 각 모니터링 센서(120)가 결합된 위치 정보도 함께 수집된다. 한편, 머신 러닝을 위한 학습 데이터로서 활용되기 위해, 각 타이어의 상태에 대한 정보가 라벨링 데이터로서 함께 수집될 수 있다. 이때, 타이어 상태 등급은 앞서 설명한 바와 같이, 타이어의 마모도 등을 나타내는 것으로, 정상 상태, 점검 필요 등급 및 교체 필요 등급으로 분류될 수 있다. 즉, 각 타이어의 상태 등급 정보와 매칭되어, 해당 타이어의 모니터링 센서(120)로부터 수집된 타이어 내부의 온도, 압력, 가속도 등의 정보와 타이어의 위치 정보가 관리될 수 있다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이, 타이어 내부의 온도와 압력이 각각 임계값을 초과하는 횟수와 타이어의 상태 정보를 매칭하는 형태로 학습 데이터를 생성하고, 이를 기초로 하여, 머신 러닝 모듈이 구축될 수 있다.

유지 보수 데이터 DB(236)에는 각 경전철 차량의 운행 스케줄, 유지 보수를 위한 각종 정비 이력이 수집된다.

타이어 상태 등급 분류 모듈(238)은 센싱 데이터 DB(234)를 통해 수집된 타이어 내부의 온도, 압력, 가속도 등의 센싱 정보와 타이어의 위치 정보, 그리고 라벨링 데이터인 타이어의 상태 등급 정보를 기초로, 머신 러닝 알고리즘에 따라 구축되며, 타이어에 대한 센싱 정보가 입력되면, 추론 과정을 통해 타이어 상태 등급을 출력한다. 이때, 타이어 상태 등급 정보는 정상 상태 등급, 점검 필요 등급 및 교체 필요 등급에 대한 정보를 포함한다.

또한, 헬스 모니터링 모듈(230)은 도 4에 도시된 바와 같이, 타이어 상태 등급 결과를 시각화하여 표시할 수 있다. 즉, 각 경전철 차량의 타이어를 모두 표시한 사용자 인터페이스 상에서, 타이어 상태 등급이 양호한 경우에는 해당 타이어를 청색으로 표시하고, 타이어 상태의 점검이 필요한 경우에는 황색으로 표시하고, 손상이 심하여 교체가 필요한 경우에는 적색으로 표시하는 등의 시각화 처리를 수행할 수 있다.

한편, 센싱 데이터 DB(234)의 정보 외에, 유지 보수 데이터 DB(236)의 정보를 함께 활용하여, 타이어 상태 등급 분류 모듈(238)이 학습될 수 있다. 유지 보수 데이터 DB(236)의 경전철 차량의 운행 스케줄, 유지 보수를 위한 각종 정비 이력이 함께 학습되면, 추론 과정을 통해 타이어 상태 등급뿐만 아니라, 타이어 상태 등급 결과에 따라 정비 기지를 통한 점검이 필요한 경우, 유지 보수를 위한 지령을 함께 출력할 수 있다.

또한, 관리 서버(210)는 유지 보수 모듈(220)과 헬스 모니터링 모듈(230)에서 출력되는 결과를 각각 조합하여, 유지 보수 지령을 출력할 수 있다. 앞서 설명한 헬스 모니터링 모듈(230)이 센싱 데이터와 유지 보수 데이터를 모두 활용하여 학습된 타이어 상태 등급 분류 모듈(238)을 사용하는 실시예에서는, 모니터링 센서를 통해 수집된 입력 데이터와 유지보수 모듈(220)에 의하여 관리되는 스케줄링 데이터, 정비 관련 데이터를 포함하는 입력 데이터를 기초로, 유지 보수 지령이 출력될 수 있다.

이와 달리, 센싱 데이터만을 기초로 타이어 상태 등급 분류 모듈(238)이 학습된 경우에는 모니터링 센서를 통해 수집된 입력 데이터를 기초로 타이어 상태 등급 결과가 추론되고, 해당 추론 결과와 유지 보수 모듈(220)에 의해 관리되는 경전철 차량의 운행 스케줄을 참조하여, 유지 보수 지령을 출력한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고무차륜 경전철의 타이어 모니터링 방법을 도시한 순서도이다.

먼저, 타이어 모니터링 센서로부터 각종 센싱 정보를 수신한다(S510). 즉, 고무차륜 경전철에 배치되며, 차량의 각 타이어에 결합된 타이어 모니터링 센서(120)로부터 타이어 내부의 온도, 압력 및 가속도를 포함하는 센싱 정보를 수신한다. 이때, 모니터링 센서(120) 중 온도와 압력 센서는 보조륜(156)의 지지부(160)에 결합될 수 있고, 가속도 센서는 타이어의 내측면에 결합될 수 있다.

다음으로, 각 타이어의 상태의 등급을 분류하는 타이어 상태 등급 분류 모듈(238)에 상기 수신된 센싱 정보를 입력하고, 타이어 상태 등급 분류 모듈(238)을 통해 각 타이어의 상태 등급을 분류한다(S420).

다음으로, 경전철 차량의 운행 스케줄과 각 타이어의 상태 등급을 기초로, 경전철 차량에 대한 유지 보수 지령을 생성한다(S430).

이상에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 방법은, 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다.

본 발명의 방법 및 시스템은 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 그것들의 구성 요소 또는 동작의 일부 또는 전부는 범용 하드웨어 아키텍쳐를 갖는 컴퓨터 시스템을 사용하여 구현될 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 고무차륜 경전철의 타이어 모니터링 시스템
100 : 고무차륜 경전철
110 : 차상 정보 시스템
116 : 타이어 마모 판별부
120 : 모니터링 센서
122 : 제 1 센서 124 : 제 2 센서
152 : 휠 154 : 타이어
156 : 보조륜 158 : 상부림
162 : 하부림 160 : 지지부
200 : 차량 유지보수 기지
210 : 관리 서버 220 : 유지보수 모듈
230 : 헬스 모니터링 모듈
232 : 데이터 전처리부 245 : 센싱 데이터 DB
236 : 유지보수 데이터 DB 238 : 타이어 상태 등급 분류 모듈
300 : 안내륜 310 : 레일

Claims

고무차륜 경전철의 타이어 모니터링 시스템에 있어서,
고무차륜 경전철의 각 바퀴에 내장된 보조륜의 일측면에 각각 결합된 제 1 센서;
고무차륜 경전철의 각 바퀴의 타이어의 내측면에 결합된 제 2 센서;
상기 제 1 센서 및 제 2센서의 센싱 정보를 기록하는 차상 정보 시스템; 및
상기 차상 정보 시스템으로부터 각 차량의 제 1 센서와 제 2 센서로부터 센싱 정보를 수집하는 관리 서버를 포함하되,
상기 제 1 센서는 온도 센서 또는 압력 센서를 포함하고, 상기 제 2 센서는 가속도 센서를 포함하는 것이고,
상기 관리 서버는 상기 제 1 센서와 제 2 센서의 센싱 정보를 기초로, 각 차량의 타이어별 상태를 실시간으로 모니터링하고, 각 타이어의 상태의 등급을 분류하는 헬스 모니터링 모듈; 및
경전철 차량의 운행 스케줄과 상기 헬스 모니터링 시스템을 통해 분류된 각 타이어의 상태 등급을 기초로, 상기 경전철 차량에 대한 유지 보수 지령을 생성하는 유지 보수 모듈을 포함하는 것인, 고무차륜 경전철의 타이어 모니터링 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 보조륜은 각 바퀴에 결합되는 타이어의 내측 평면과 대향하는 상부림, 각 바퀴에 결합되는 휠의 외주면과 접촉하는 하부림, 상기 상부림과 하부림을 각각 연결하는 지지부를 포함하고,
상기 제 1 센서는 상기 지지부의 일측면에 결합되는 것인, 고무차륜 경전철의 타이어 모니터링 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 차상 정보 시스템은 상기 제 1 센서 또는 제 2 센서의 센싱 정보가 미리 설정된 임계값을 초과한 경우 위험 상태임을 알리는 경고를 출력하는 것인, 고무차륜 경전철의 타이어 모니터링 시스템.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 헬스 모니터링 모듈은
상기 제 1 센서를 통해 수신한 온도와 압력이 각 임계값을 초과하는 순간이 제 1 반복 횟수 보다 작으면 정상 상태로 분류하고, 제 2 반복 횟수 보다 크면 상태 점검 필요 등급으로 구분하고, 제 3 반복 횟수 보다 크면 교체 필요 등급으로 구분하는 것인, 타이어 모니터링 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 헬스 모니터링 모듈은
타이어 내부의 온도, 압력 및 가속도를 포함하는 센싱 정보와 타이어의 위치 정보, 그리고 라벨링 데이터인 타이어의 상태 등급 정보를 기초로, 머신 러닝 알고리즘에 따라 구축된 타이어 상태 등급 분류 모듈을 포함하고,
상기 타이어 상태 등급 분류 모듈은 상기 타이어 모니터링 센서를 통해 수집되는 센싱 정보를 기초로 타이어의 상태 등급을 추론하는 것인, 타이어 모니터링 시스템.
고무차륜 경전철의 타이어 모니터링 시스템을 이용한 타이어 모니터링 방법에 있어서,
고무차륜 경전철의 각 바퀴에 내장된 보조륜의 일측면에 각각 결합된 제 1 센서와 고무차륜 경전철의 각 바퀴의 타이어의 내측면에 결합된 제 2 센서로부터 센싱 정보를 차상 정보 시스템이 수신하는 단계;
상기 차상 정보 시스템이 상기 수신된 센싱 정보를 각 차량의 바퀴별로 구분하여 기록하는 단계;
상기 차상 정보 시스템이 상기 수신된 센싱 정보를 관리 서버에 전송하는 단계; 및
상기 관리 서버가 상기 센싱 정보를 기초로 각 타이어의 상태의 등급을 분류하는 단계를 포함하되,
상기 제 1 센서는 온도 센서 또는 압력 센서를 포함하고, 제 2 센서는 가속도 센서를 포함하는 것이고,
상기 타이어의 상태 등급을 분류하는 단계는,
상기 제 1 센서를 통해 수신한 온도와 압력이 각 임계값을 초과하는 순간이 제 1 반복 횟수 보다 작으면 정상 상태로 분류하고, 제 2 반복 횟수 보다 크면 상태 점검 필요 등급으로 구분하고, 제 3 반복 횟수 보다 크면 교체 필요 등급으로 구분하는 것인, 타이어 모니터링 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 보조륜은 각 바퀴에 결합되는 타이어의 내측 평면과 대향하는 상부림, 각 바퀴에 결합되는 휠의 외주면과 접촉하는 하부림, 상기 상부림과 하부림을 각각 연결하는 지지부를 포함하고,
상기 제 1 센서는 상기 지지부의 일측면에 결합되는 것인, 타이어 모니터링 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 차상 정보 시스템이 상기 제 1 센서 또는 제 2 센서의 센싱 정보가 미리 설정된 임계값을 초과한 경우 위험 상태임을 알리는 경고를 출력하는 단계를 더 포함하는 것인, 타이어 모니터링 방법.
삭제
고무차륜 경전철의 타이어 모니터링 시스템을 이용한 타이어 모니터링 방법에 있어서,
고무차륜 경전철의 각 바퀴에 내장된 보조륜의 일측면에 각각 결합된 제 1 센서와 고무차륜 경전철의 각 바퀴의 타이어의 내측면에 결합된 제 2 센서로부터 센싱 정보를 차상 정보 시스템이 수신하는 단계;
상기 차상 정보 시스템이 상기 수신된 센싱 정보를 각 차량의 바퀴별로 구분하여 기록하는 단계;
상기 차상 정보 시스템이 상기 수신된 센싱 정보를 관리 서버에 전송하는 단계;
상기 관리 서버가 각 타이어의 상태의 등급을 분류하는 타이어 상태 등급 분류 모듈에 상기 수신된 센싱 정보를 입력하고, 상기 타이어 상태 등급 분류 모듈의 추론을 통해 각 타이어의 상태 등급을 분류하는 단계; 및
상기 관리 서버가 경전철 차량의 운행 스케줄과 상기 각 타이어의 상태 등급을 기초로, 상기 경전철 차량에 대한 유지 보수 지령을 생성하는 단계를 포함하되,
상기 제 1 센서는 온도 센서 또는 압력 센서를 포함하고, 제 2 센서는 가속도 센서를 포함하는 것인, 타이어 모니터링 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 타이어 상태 등급 분류 모듈은 타이어 내부의 온도, 압력 및 가속도를 포함하는 센싱 정보와 타이어의 위치 정보, 그리고 라벨링 데이터인 타이어의 상태 등급 정보를 기초로, 머신 러닝 알고리즘에 따라 구축된 것인, 타이어 모니터링 방법.