KR20070051068A - 철도차량용 주행속도 측정시스템 - Google Patents

철도차량용 주행속도 측정시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 철도차량의 속도 측정데이터를 무선으로 송수신하되, F/V 변환부가 배제된 송신장치를 구성하여 부피를 대폭 줄임으로써 장착 및 탈거가 용이하도록 하는 철도차량용 주행속도 측정시스템에 관한 것으로서, 철도차량의 움직임을 감지하여 펄스신호를 발생하는 속도감지부; 상기 속도감지부로부터 펄스신호를 입력받아 디지털 형태의 펄스데이터로 변환하는 A/D 변환부; 상기 A/D변환부로부터 출력되는 펄스데이터를 송신 제어하는 송신측 제어부; 및 상기 제 1제어부의 제어에 따라 상기 A/D 변환부에서 출력되는 펄스데이터를 무선신호로 변환하여 송신하는 RF 송신부;를 구비하여 구성되는 송신장치와 철도차량의 차내에 설치되어 상기 송신장치의 RF 송신부에서 송신된 무선신호를 수신 처리하는 RF 수신부; 상기 RF 수신부에 의해 처리된 신호를 아날로그 형태의 펄스신호로 변환하는 D/A 변환부; 상기 D/A 변환부로부터 변환출력되는 펄스신호에 대한 주파수를 소정의 전압신호로 변환하는 F/V 변환부; 상기 F/V 변환부로부터 전압신호를 입력받아 철도차량의 주행속도를 연산하는 제 2제어부; 및 상기 제 2제어부에 의해 연산된 주행속도 데이터를 표시하는 디스플레이부;를 구비하여 구성된다.
철도차량, 광센서, 주행속도, F/V 변환부, 펄스발생기어

Description

철도차량용 주행속도 측정시스템 {Rolling stock speed-measurement system}
도 1은 일반적인 철도차량용 주행속도 측정시스템의 속도감지부 구성도.
도 2는 종래의 철도차량용 주행속도 측정시스템의 전기적인 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 철도차량용 주행속도 측정시스템의 전기적인 구성도.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***
120..차축 200..속도감지부
200b..펄스발생용 기어 200c..광센서
500..송신장치 502..속도감지부
504..A/D 변환부 506..송신측 제어부
508..RF 송신부 510..제 3메모리부
512.제 3전원스위치부 514..제 3전원공급부
600..수신장치 602..키입력부
604..수신측 제어부 606..RF 수신부
607..D/A 변환부
608..F/V 변환부 610..디스플레이부
612..제 4전원스위치부 614..제 4전원공급부
616..제 4메모리부 618..외부출력부
본 발명은 철도차량용 주행속도 측정시스템에 관한 것으로, 차내에 구비된 상황실에서 차체 외부에 설치된 속도측정센서로부터 속도데이터를 무선으로 전달받아 철도차량의 주행속도를 처리할 수 있도록 하는 철도차량용 주행속도 측정시스템에 관한 것이다.
철도차량의 성능은 주행속도에 따라 평가되어야 하기 때문에 정확한 주행속도의 측정이 필요하다.
그래서 일반적으로 철도차량의 주행속도는 차체의 외부에 설치된 속도측정센서를 통해 측정되는 속도데이터가 유선케이블을 통해 차내의 상황실로 전달되도록 하여 철도차량에 대한 속도를 측정하도록 되어 있다. 상기 속도측정센서는 차축에 반사판이나 요철을 형성하여 차륜에 대한 속도를 측정하게 되는데, 일례로서 도 1에 도시한 바와 같이 철도차량의 차륜에 반사판을 형성하거나 차축(120)에 다수의 요철(200b)을 형성하고 이 요철(200b)에 의하여 펄스신호를 생성하는 광센서(200c)를 구비하여 구성할 수 있다.
그런데, 상기한 바와 같이 속도측정센서에 의해 측정된 속도데이터는 유선케이블을 통해 상황실로 전달되도록 되어 있기 때문에 속도데이터를 전달하는 유선케이블을 차체의 외부에 설치되는 속도측정센서로부터 차내의 상황실까지 연결하여야 하는 불편함이 있었다.
또한, 승객이 탑승하는 영업용 철도차량의 경우 신호전달용 유선케이블이 탑승객의 통행에 불편을 초래하게 되고, 탑승객에 의하여 신호전달용 유선케이블이 손상되거나 파손될 우려가 있었다.
이에, 본 출원인은 전술한 문제점을 해소하기 위하여 속도측정센서로부터 측정된 속도데이터를 무선방식으로 차내의 상황실로 전달할 수 있도록 하는 무선 송수신 방식을 이용한 철도차량의 주행속도 측정시스템(공개특허 제05-61817호)을 출원한 바 있다.
도 2는 본 출원인이 출원한 무선 송수신 방식을 이용한 철도차량의 주행속도 측정시스템에 대한 전기적인 구성도로서, 차체의 외부에 설치되는 송신장치(300)와 차내에 설치되는 수신장치(400)를 구비하여 이루어진다.
상기한 송신장치(300)는 철도차량의 차륜이 회전하면 펄스신호를 감지하는 속도감지부(200), 이 속도감지부(200)에 의해 감지된 펄스신호를 아날로그 형태의 펄스신호로 변환하는 F/V 변환부 (Frequency to Voltage Converter)(310), 이 F/V 변환부(310)로부터 아날로그 형태의 펄스신호를 입력받아 디지털 신호 형태의 펄스신호로 변환하는 A/D 변환부(Analog to Digital Converter)(320), 시스템 운영체계를 저장하고 있는 제 1메모리부(350), 상기 A/D 변환부(320)로부터 디지털 신호 형태의 펄스신호를 입력받고 이를 외부로 송신하도록 제어하는 제 1제어부(330), 디지털 신호 형태의 펄스신호 무선신호로 변환하여 외부로 무선 송신하는 RF 송신부(340), 구동전원을 공급하기 위한 제 1전원공급부(360), 이 제 1전원공급부(360)에서 공급 되는 구동전원을 단속하기 위한 제 1전원스위치부(370)를 구비하여 이루어지고, 상기 수신장치(400)는 철도차량의 객실내에 설치되어 상기 송신장치(300)의 RF 송신부(340)에서 송신된 무선신호를 입력받아 펄스신호로 변환하는 RF 수신부(410), 이 RF 수신부(410)로부터 전기신호를 입력받고 내부연산을 통해 실제 주행속도를 연산하는 제 2제어부(420), 이 제 2제어부(420)에 의해 연산된 주행속도를 표시하는 디스플레이부(440), 상기 제 2제어부(420)에 의해 연산된 철도차량의 주행속도를 저장하기 위한 제 2메모리부(430), 구동전원을 공급하기 위한 제 2전원공급부(460)를 구비하여 이루어진다.
그런데, 전술한 바와 같은 철도차량의 주행속도 측정시스템은 송신장치(300)의 속도감지부(200)에 의해 감지된 펄스신호를 아날로그 형태의 펄스신호로 변환하는 F/V 변환부(310)의 부피가 커서 이 F/V 변환부(310)를 포함하여 구성되는 송신장치를 철도차량의 차체 외부에 장착하는 것이 용이하지 못하다는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 철도차량의 주행속도 측정데이터를 무선으로 송수신하도록 하되, F/V 변환부가 배제된 송신장치를 구현함으로써 송신장치의 부피를 대폭 줄여 차체 외부에 장착 및 탈거가 용이하도록 하는 철도차량용 주행속도 측정시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 철도차량용 주행속도 측정시스템은, 철도차량의 차륜이 회전함에 따라 아날로그 형태의 펄스신호를 발생하는 속도감지부; 상기 속도감지부로부터 아 날로그 형태의 펄스신호를 입력받아 디지털 형태의 펄스데이터로 변환하는 A/D 변환부; 상기 A/D변환부로부터 출력되는 펄스데이터를 송신 제어하는 송신측 제어부; 상기 송신측 제어부의 제어에 따라 상기 A/D 변환부에서 출력되는 펄스데이터를 무선신호로 변환하여 송신하는 RF 송신부; 및 상기 송신측 제어부에서 사용되는 프로그램을 저장하는 제 3메모리부;를 구비하여 구성되는 송신장치와 철도차량의 차내에 설치되어 상기 송신장치의 RF 송신부에서 송신된 무선신호를 수신 처리하는 RF 수신부; 상기 RF 수신부에 의해 처리된 신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A 변환부; 상기 D/A 변환부로부터 변환출력되는 펄스신호에 대한 주파수를 소정의 전압신호로 변환하는 F/V 변환부; 상기 F/V 변환부로부터 전압신호를 입력받아 철도차량의 주행속도를 연산하는 수신측 제어부; 상기 수신측 제어부에 의해 연산된 주행속도 데이터를 저장하기 위한 제 4메모리부; 및 상기 수신측 제어부에 의해 연산된 주행속도 데이터를 표시하는 디스플레이부;를 구비하여 구성되는 수신장치로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 수신장치는, 상기 수신측 제어부에 의해 연산된 주행속도 데이터를 외부장치로 출력하는 외부 출력부를 더 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 송신장치는, 구동전원을 공급하기 위한 제 3전원공급부를 더 포함하고, 상기 수신장치는, 구동전원을 공급하기 위한 제 4전원공급부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 철도차량용 주행속도 측정시스템에 대해서 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 철도차량용 주행속도 측정시스템의 전기적인 구성도이다.
본 발명에 따른 철도차량용 주행속도 측정시스템은 차체의 외부에 장착되는 송신장치(500)와 차체의 내부에 설치되는 수신장치(600)로 크게 구분할 수 있다.
상기한 송신장치(500)는, 철도차량 차륜의 회전을 감지하여 아날로그 형태의 펄스신호를 발생하는 속도감지부(502); 상기 속도감지부(502)로부터 아날로그 형태의 펄스신호를 입력받아 디지털 형태의 펄스신호로 변환하는 A/D 변환부(504); 상기 A/D변환부(504)로부터 출력되는 펄스신호를 송신 제어하는 송신측 제어부(506); 상기 송신측 제어부(506)의 제어에 따라 상기 A/D 변환부(504)에서 출력되는 펄스신호를 무선신호로 변환하여 송신하는 RF 송신부(508); 구동전원을 공급하기 위한 제 3전원공급부(514); 상기 송신측 제어부(506)에서 사용되는 프로그램을 저장하는 제 3메모리부(510); 및 상기 제 3전원공급부(514)로부터 각 부에 제공되는 구동전원을 단속하기 위한 제 3전원스위치부(512);를 구비하여 구성된다.
상기한 속도감지부(502)는 철도차량의 차륜에 형성된 반사판이나 차축에 형성된 펄스발생기어에 광을 조사하고 반사되는 입사광에 따라 반응하여 펄스신호를 발생시키는 광센서로 구성할 수 있다.
상기한 송신측 제어부(506)는 송신장치에 대한 전반적인 제어를 수행하는 것으로서, 상기 속도감지부(502)에서 발생되어 상기 A/D 변환부(504)에서 변환된 펄스신호를 RF 송신부(508)로 전송 제어하게 된다.
상기한 RF 송신부(508)는 상기 송신측 제어부(506)의 제어신호에 따라 상기 A/D 변환부(504)에서 변환 출력되는 펄스신호를 무선신호로 변환하여 차체의 내부에 설치 되는 수신장치(600)로 송출하게 된다.
상기한 제 3전원공급부(514)는 상기 송신측 제어부(506)와 속도감지부(502), A/D 변환부(504) 및 RF 송신부(508)로 각 구동전압을 공급하는 것이고, 상기한 제 3전원스위치부(512)는 송신장치(500)의 각 구성부에 공급되는 동작전압을 단속하기 위한 것이다.
한편, 상기한 수신장치(600)는, 철도차량의 차내에 설치되어 상기 송신장치(500)의 RF 송신부(508)에서 송신된 무선신호를 수신 처리하는 RF 수신부(606); 상기 RF 수신부(606)에 의해 처리된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A 변환부(607); 상기 D/A 변환부(607)로부터 변환출력되는 아날로그 펄스신호에 대한 주파수를 소정의 전압신호로 변환하는 F/V 변환부(608); 상기 F/V 변환부(608)로부터 전압신호를 입력받아 철도차량의 주행속도를 연산하는 수신측 제어부(604); 상기 수신측 제어부(604)에 의해 연산된 주행속도 데이터를 저장하기 위한 제 4메모리부(616); 상기 제 4제어부(616)에 의해 연산된 주행속도 데이터를 표시하는 디스플레이부(610); 상기 수신측 제어부(604)에 의해 연산된 주행속도 데이터를 외부장치로 출력하는 외부 출력부(618); 구동전원을 공급하기 위한 제 4전원공급부(614); 상기 제 4전원공급부(614)로부터 수신장치(600)의 각 구성부에 공급되는 구동전원을 단속하기 위한 제 4전원스위치부(612); 및 상기 수신측 제어부(604)의 동작명령을 입력하기 위한 키입력부(602)를 구비하여 구성된다.
상기한 F/V 변환부(608)는 상기 D/A 변환부(607)에서 처리된 아날로그 신호를 전압신호로 변환하는 것으로서, 후단에는 도시하지는 않았지만 아날로그 형태의 전압신 호를 디지털 형태의 펄스신호로 변환 처리하는 A/D 변환부가 구비되어 아날로그 전압신호를 디지털신호로 변환하여 수신측 제어부(604)로 출력하도록 하는 것이 바람직하다.
상기한 수신측 제어부(604)는 상기 F/V 변환부(608) 및 A/D 변환부를 거쳐서 입력되는 펄스신호를 근거로 주행속도를 연산하여 디스플레이부(610)에 현시하도록 출력 제어하거나 제 4메모리부(616)에 저장하도록 기록 제어하게 된다. 상기 수신측 제어부(604)에 의한 주행속도 연산동작은 하기의 공식에 근거하여 이루어지게 된다.
즉, 상기한 수신측 제어부(604)는,
[속도 = (2πr/시간) × (총펄스 개수/1회전당 펄스 개수)] , 또는
[속도 = (총펄스개수×1펄스당 이동거리)/시간]
와 같은 공식을 이용하여 철도차량에 대한 주행속도를 구할 수 있다.
한편, 상기한 송신장치(500) 중 속도감지부(502)는 도 1에 도시한 바와 같이 철도차량 윤축의 외부에 별도로 형성된 펄스발생용 기어(200b)를 구비하여 구현되는 것이 가능한데, 상기 펄스발생용 기어(200b)에 일정 간격을 유지하면서 형성되는 기어 잇수에 따라 주행속도와 이동거리에 대한 정밀도가 결정되기 때문에 주행속도와 이동거리의 정밀도를 높이기 위해서는 가능한 한 많은 수의 기어 잇수를 형성하는 것이 바람직하다.
특히, 철도차량의 이동거리는 상기 기어 잇수의 수가 너무 적으면 원하는 위치에서 철도차량의 성능을 적절하게 평가하지 못하게 된다.
예를 들어, 차축에 형성되는 펄스발생용 기어(200b)의 기어 잇수가 10개이고 차륜의 직경이 860mm라면, 기어 잇수 한 개당 실제 철도차량의 이동거리 간격은 860/10=86mm로 해석되게 되므로 86mm 이하의 이동거리에 대해서는 거리 연산을 수행하지 못하게 되는 것이다.
전술한 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 예로서, 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않고, 그 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형할 수 있다.
본 발명은 철도차량의 주행속도 측정데이터를 무선으로 송수신하도록 하되, F/V 변환부가 배제된 송신장치를 구현할 수 있도록 함으로써 송신장치의 부피를 대폭 줄여 송신장치를 차체 외부에 장착 및 탈거하는 것이 용이하도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 철도차량의 차체 외부에 설치되어 주행속도를 감지하는 송신장치를 구성하는 부품의 수를 줄임으로써 제작비용을 절감하게 하는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 철도차량의 차륜이 회전함에 따라 아날로그 형태의 펄스신호를 발생하는 속도감지부; 상기 속도감지부로부터 아날로그 형태의 펄스신호를 입력받아 디지털 형태의 펄스데이터로 변환하는 A/D 변환부; 상기 A/D변환부로부터 출력되는 펄스데이터를 송신 제어하는 송신측 제어부; 상기 송신측 제어부의 제어에 따라 상기 A/D 변환부에서 출력되는 펄스데이터를 무선신호로 변환하여 송신하는 RF 송신부; 및 상기 송신측 제어부에서 사용되는 프로그램을 저장하는 제 3메모리부;를 구비하여 구성되는 송신장치와
    철도차량의 차내에 설치되어 상기 송신장치의 RF 송신부에서 송신된 무선신호를 수신 처리하는 RF 수신부; 상기 RF 수신부에 의해 처리된 신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A 변환부; 상기 D/A 변환부로부터 변환출력되는 펄스신호에 대한 주파수를 소정의 전압신호로 변환하는 F/V 변환부; 상기 F/V 변환부로부터 전압신호를 입력받아 철도차량의 주행속도를 연산하는 수신측 제어부; 상기 수신측 제어부에 의해 연산된 주행속도 데이터를 저장하기 위한 제 4메모리부; 및 상기 수신측 제어부에 의해 연산된 주행속도 데이터를 표시하는 디스플레이부;를 구비하여 구성되는 수신장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도차량용 주행속도 측정시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 수신장치는,
    상기 수신측 제어부에 의해 연산된 주행속도 데이터를 외부장치로 출력하는 외부 출력부를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도차량용 주행속도 측정시스템.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 송신장치는, 구동전원을 공급하기 위한 제 3전원공급부를 더 포함하고,
    상기 수신장치는, 구동전원을 공급하기 위한 제 4전원공급부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 주행속도 측정시스템.
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