KR20090123406A - 레일의 절손 검지 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레일의 절손 검지 장치 및 그 방법에 관한 것으로; 열차가 이동하는 제1 및 제2레일의 중간에 가공지선으로 전차선전류를 회귀시키기 위한 귀선으로 흐르는 각각의 전류값을 측정하기 위한 제1 및 제2전류감지수단과, 상기 제1 및 제2전류감지수단을 통해 측정된 전류값의 차이를 이용하여 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값과 비교하여 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값을 초과하는 경우 레일 절손으로 판정하는 레일절손검지수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 레일의 절손 검지 장치와; 제1 및 제2레일을 통해 귀선으로 흐르는 전류값을 측정하는 제1단계; 상기 측정된 두 전류값들의 차이를 연산하는 제2단계; 상기 연산된 전류차이값과 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값과 비교하여 그 입력 전류차이값이 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값을 초과하는지 여부를 비교하는 제3단계; 상기 전류차이값이 전차선 불평형 전류 허용 기준값을 초과하면 레일 절손으로 판단하는 제4단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 레일의 절손 검지 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 종래에서와 같이 임피던스본드 등으로 이루어지는 궤도회로를 사용하지 않아 레일의 절손을 검지하기 위한 기능 구현을 위한 비용을 줄일 수 있고, 레일의 절손을 사전에 검지하여 열차의 안전운행을 확보할 수 있는 장점이 있다.

레일, 절손, 귀선, 전류

Description

레일의 절손 검지 장치 및 그 방법 { Detecting apparatus and the method of rail damage }

도 1은 일반적인 전차선 및 궤도회로의 구성도이고,

도 2는 일반적인 열차의 운행시에 전차선 전류의 흐름을 도시한 도면이고,

도 3은 레일이 정상인 상태에서의 전차선 전류의 흐름을 도시한 도면이고,

도 4는 레일이 절손된 상태에서의 전차선 전류의 흐름을 도시한 도면이고,

도 5는 본 발명에 따른 레일의 절손 검지 장치의 구성도이고,

도 6은 본 발명에 따른 레일의 절손 검지 장치의 상세 구성도이고,

도 7은 본 발명에 따른 레일의 절손 유무를 검지하는 제어 흐름도이다.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

100: 열차 102: 전차선

110: 제1레일 112: 제2레일

120: 가공지선 130: 귀선

140: 제1 전류감지수단 142: 제2전류감지수단

150 레일절손검지수단 152: 비교처리부

154: 경보발령부 200: 기기실

본 발명은 레일의 절손 검지 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 양측 레일에 흐르는 전류값을 귀선의 입력단에서 측정 및 비교함으로써 레일 절손 여부를 파악할 수 있는 레일의 절손 검지 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 열차가 운행하는 선로는 열차가 기동하는데 필요한 기동전원을 공급하기 위한 전차선 설비와 열차를 안전하고 효율적으로 운행시키기 위한 신호설비가 함께 설치 운영되고 있다.

이때, 상기 신호설비로는 궤도회로가 있으며 이는 전차선 전류가 흐르는 레일을 전기회로의 일부분으로 사용하여 열차의 차축(車軸)에 의해 전기회로를 단락 또는 개방함으로써 열차의 유무를 검지하고, 열차의 운행에 필요한 정보를 지상에서 차상으로 전송하는 기능을 하게 된다.

이때, 상기 궤도회로는 그 사용 전원에 따라 교류, 직류, 임펄스, 가청주파수 및 코드식 등과 같은 다양한 방식으로 구분된다.

한편, 상기 궤도회로는 열차의 검지 및 제어가 주기능이지만, 레일의 절손을 미리 검지하여 열차의 안전운행을 도모하는 기능 역시 매우 중요하다.

이와 같은 궤도회로는 도 1을 참고하면 대략 1km 내외로 구성되어 있으며, 임피던스본드(10)라는 특수한 설비가 제1 및 제2레일(20,22)의 중간에 설치되어 전차선(30)을 통해 흐르는 전차선전류의 흐름은 방해하지 않으면서 신호구간을 일정 간격으로 나누는 역할을 한다.

한편, 일정한 간격(궤도회로 간격)마다 제1 및 제2레일(20,22)을 통과하는 전차선전류를 가공지선(40)으로 회귀시키기 위한 귀선(50)이 설치된다.

따라서, 이와 같은 궤도회로가 구성됨으로 인해 도 2에 도시된 바와 같이, 열차(1)가 궤도회로 일부분을 점유하였을 경우, 전차선전류는 전차선(30), 제1 및 제2레일(20,22), 귀선(50), 가공지선(40)으로 순차적으로 흐른다.

이 경우, 제1 및 제2레일(20,22)이 단락되지 않은 정상상태의 경우 도 3에 도시된 바와 같이 각각의 제1 및 제2레일(20,22)에 흐르는 전차선전류는 동일한 값을 가지게 된다.

한편, 예를 들어 어느 한쪽의 레일인 제1레일(20)이 단락되었을 경우에는 전차선전류값은 도 4에 도시된 바와 같이 다른 한쪽의 레일인 제2레일(22)로 크게 흐를 수 있다.

이와 같은 경우 전차선전류의 불평형으로 인하여 임피던스 본드(10)의 전차선 전류에 균형이 깨지면서 궤도회로의 신호전류에 영향을 미쳐서 궤도계전기(미도시됨)가 낙하하게 된다.

따라서, 궤도회로에서 제1 또는 제2레일(20,22)의 절손을 검지함으로써 열차 진입을 불허하게 된다.

한편, 현재 일반적인 열차의 제어방식은 지상(地上)의 신호기계실에서 차상(車上)으로 목표속도를 전송하는 지상중심의 열차제어방식과, 지상에서 차상으로 구배, 곡선 등의 선로정보 및 선행 열차 통과시간 등의 열차제어정보를 차상으로 전송하면 차상에서 속도패턴을 만들어 운행하는 차상중심의 열차제어방식이 있다.

이중, 현재 열차 운행 효율성을 증대시키기 위하여 차상중심 열차제어방식이 대세를 이루고 있다.

이와 같은 차상중심의 열차제어방식은 궤도회로 또는 지상자로부터 구배, 곡선 등의 지상정보를 받아 처리하는 방식을 취하고 있으나, 궁극적으로 지상에 설치되어 있는 설비를 없애고 무선으로 열차제어정보를 주고 받고자 하는 방향으로 개발이 진행중이다.

물론, 임피던스본드나 신호케이블 등 지상설비가 많이 쓰이는 궤도회로는 설치비 및 유지보수비 측면에서 많은 단점이 지적되어 무선을 이용하는 방식으로 대체할 경우, 열차검지 및 열차제어 기능은 만족시킬 수 있게 된다.

그러나, 종래의 궤도회로가 수행하여 온 주요 안전기능 중 하나인 레일 절손 검지 기능을 해칠 수 있기 때문에 현재는 많은 비용을 감내하더라도 궤도회로를 병행하여 구축하고 있는 상황이다.

따라서, 본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 레일의 절손을 사전에 검지하여 열차의 안전운행을 확보할 수 있도록 전차선전류의 궤환을 하기 위하여 가공지선과의 연결용으로 일정 간격으로 설치되어 있는 귀선(歸線)입력단에서 양측 레일에 흐르는 전류량을 측정 및 비교함으로써 레일 절손 여부를 파악할 수 있는 레일의 절손 검지 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 궤도회로 설치 비용을 절감할 수 있고, 무선을 이용한 열차제어시스템의 실용화를 가속하여 지상설비를 줄일 수 있어 신호설비의 유지보수가 한층 용이한 레일의 절손 검지 장치 및 그 방법을 제공하는데에도 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 레일의 절손 검지 장치에 관한 것으로; 열차가 이동하는 제1 및 제2레일의 중간에 가공지선으로 전차선전류를 회귀시키기 위한 귀선으로 흐르는 각각의 전류값을 측정하기 위한 제1 및 제2전류감지수단과; 상기 제1 및 제2전류감지수단을 통해 측정된 전류값의 차이를 이용하여 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값과 비교하여 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값을 초과하는 경우 레일 절손으로 판정하는 레일절손검지수단;으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제1전류감지수단은 상기 귀선상에 설치되어 상기 제1레일에서 상기 귀선으로 회귀되는 전차선 전류값을 측정하는 전류센서로 이루어지며; 상기 제2전류감지수단은 상기 귀선으로 회귀되는 전차선 전류값을 측정하는 전류센서로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 레일절손검지수단은; 상기 제1 및 제2전류감지수단을 통해 각각 입력되는 전류값들의 차이를 연산하고 그 전류차이값을 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값과 비교하여 전류차이값이 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값을 초과하면 레일 절손으로 판정하는 비교처리부와, 상기 비교처리부가 레일 절손으로 판정하는 경우 경보정보를 지상의 기기실로 전송하는 경보발령부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 경보발령부는 레일 절손으로 판정되어 경보정보를 기기실로 무선 전송하기 위한 무선송신기로 구성되며, 상기 기기실은 상기 무선송신기를 통해 무선송신된 경보정보를 수신하기 위한 무선수신기가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 레일의 절손 검지 방법에 관한 것으로;

제1 및 제2레일을 통해 귀선으로 흐르는 전류값을 측정하는 제1단계; 상기 측정된 두 전류값들의 차이를 연산하는 제2단계; 상기 연산된 전류차이값과 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값과 비교하여 그 입력 전류차이값이 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값을 초과하는지 여부를 비교하는 제3단계; 상기 전류차이값이 전차선 불평형 전류 허용 기준값을 초과하면 레일 절손으로 판단하는 제4단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제4단계 후, 레일절손을 알리는 경보정보를 기기실로 송출하는 제5단계;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제5단계 후, 상기 귀선으로 흐르는 전류값들 중에 어느 입력 전류값이 낮은지 비교하는 제6단계; 상기 제6단계 후, 상기 제1레일에서 귀선으로 흐르는 전류값이 낮은 경우 제1레일이 절손되었음을 알리는 제1레일 절손 메시지를 상기 기기실로 송출하는 제7단계; 및 상기 제6단계 후, 상기 제2레일에서 귀선으로 흐르는 전류값이 낮은 경우 제2레일이 절손되었음을 알리는 제2레일 절손 메시지를 상기 기기실로 송출하는 제8단계;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 레일의 절손 검지 장치 및 그 방법을 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.

이때, 도 5는 본 발명에 따른 레일의 절손 검지 장치의 구성도이고, 도 6은 본 발명에 따른 레일의 절손 검지 장치의 상세 구성도이고, 도 7은 본 발명에 따른 레일의 절손 유무를 검지하는 제어 흐름도이다.

도 5 및 도 6에 의하면, 열차(100)가 이동하는 제1 및 제2레일(110,112)의 중간에는 전차선(102)을 통해 흐르는 전차선전류를 가공지선(120)으로 전차선전류를 회귀시키기 위한 귀선(130)이 일정 간격으로 설치된다.

이와 같은 귀선(130)의 설치는 신호구간을 일정 간격으로 나누는 역할을 한다.

이때, 본 발명에 따른 레일의 절손 검지 장치는 제1 및 제2레일(110,112)에 서 상기 귀선(130)으로 흐르는 각각의 전류값을 측정하기 위한 제1 및 제2전류감지수단(140,142)과, 상기 제1 및 제2전류감지수단(140,142)을 통해 측정된 전류값의 차이를 이용하여 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값과 비교하여 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값을 초과하는 경우 레일 절손으로 판정하는 레일절손검지수단(150)으로 구성된다.

이하, 본 발명에 따른 레일의 절손 검지 장치의 구성을 좀 더 상세히 설명한다.

먼저, 상기 제1전류감지수단(140)은 상기 귀선(130)상에 설치되어 제1레일(110)에서 상기 귀선(130)으로 회귀되는 전차선 전류값을 측정하는 것으로 공지(公知)의 전류센서를 이용한다.

또한, 상기 제2전류감지수단(142)은 상기 제1전류감지수단(140)과 동일한 전류센서를 이용하며 상기 제2레일(112)에서 상기 귀선(130)으로 회귀되는 전차선 전류값을 측정하게 된다.

다음으로 상기 레일절손검지수단(150)은 상기 제1 및 제2레일(110,112)을 통해 상기 귀선(130)으로 흐르는 전류값을 제1 및 제2전류감지수단(140,142)을 통해 각각 입력받고 그 전류값의 차이를 연산하고, 그 전류차이값을 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값과 비교하여 전류차이값이 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값을 초과하는 경우 레일 절손으로 판정하는 비교처리부(152)와, 상기 비교처리부(152)가 레일 절손으로 판정하는 경우 경보를 지상의 기기실(200)로 전송하는 경보발령 부(154)로 구성된다.

이때, 상기 비교처리부(152)는 상기 전류차이값이 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값의 오차범위 이내인 경우에는 레일의 절손이 일어나지 않은 정상상태로 판정함은 당연하며 이 경우에는 상기 경보발령부(154)를 통해 경보정보를 전송하지 않는다.

한편, 상기 경보발령부(154)는 레일 절손으로 판정되어 경보정보를 원격지의 기기실(200)로 무선 전송하기 위한 무선송신기(154a)로 구성된다.

물론, 상기 기기실(200) 역시 상기 무선송신기(154a)를 통해 무선송신된 경보정보를 수신하기 위한 무선수신기(200a)가 구비됨은 당연하다.

따라서, 예를 들어 일부 레일인 제1레일(110)이 절손된 특정 궤도회로 구간 내에 열차가 진입하는 경우 제1레일(110)상에는 전류가 흐르지 않고, 다른 한쪽의 레일인 제2레일(112)로 큰 전류가 흐르게 되며, 이를 통해 그 전류값의 차이를 구하고, 그 전류차이값을 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값과 비교하여 그 전류차이값이 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값을 초과하는 경우 경보정보를 전송하여 후속 열차의 진입 및 접근을 금지할 수 있도록 한다.

한편, 상기 비교처리부(152)는 상기 제1 및 제2전류감지수단(140,142)을 통해 각각 입력되는 전류차이값이 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값을 초과하는 경우 제1 및 제2전류감지수단(140,142)중에 어느 쪽에서 입력되는 전류값이 상대적으로 작은지를 비교하여 전류값이 작은 쪽의 레일에서 레일의 절손이 발생한 것으로 판단하고, 그에 따른 절손레일정보를 상기 경보발령부(154)를 통해 전송하게 된다.

이하, 도 5 내지 도 7을 참고로 본 발명에 따른 레일의 절손 검지 과정을 상세히 설명한다.

열차(100)가 제1레일(110)과 제2레일(112)의 상부를 통과하는 경우 제1레일(110)과 제2레일(112)을 통해 귀선(130)으로 흐르는 전류값을 귀선(130)에 설치된 제1 및 제2전류감지수단(140,142)에서 측정된 전류값들은 레일절손검지수단(150)의 비교처리부(152)로 입력된다.(S100)

상기 단계(S100)를 통해 전류값들이 입력되면 상기 레일절손검지수단(150)의 비교처리부(152)는 상기 두 전류값들의 차이를 계산한다.(S102)

상기 단계(S102)를 거쳐 전류차이값이 추출되면, 비교처리부(152)에 저장된 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값과 비교하여 그 입력 전류차이값이 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값을 초과하는지 여부를 비교한다.(S104)

이때, 상기 단계(S104)를 상기 레일절손검지수단(150)의 비교처리부(152)는 제1 및 제2전류감지수단(140,142)을 통해 입력된 전류값의 차이가 전차선 불평형 전류 허용 기준값보다 작으면 상기 단계(S100)로 분기하여 계속하여 제1레일(110)과 제2레일(112)을 통해 귀선(130)으로 흐르는 전류값을 귀선(130)에 설치된 제1 및 제2전류감지수단(140,142)을 통해 입력받아 모니터링한다.

한편, 상기 단계(S104)를 거쳐 입력 전류차이값이 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값을 초과하면 레일 절손으로 판단하여 레일절손검지수단(150)의 경보발령부(154)를 통해 열차접근금지를 유도하는 경보정보를 무선으로 전송한다. 그에 따 라 상기 경보정보는 기기실(200)의 무선수신기(200a)로 수신되어 후속 열차가 진입하는 것을 금지시키게 된다.(S106)

그리고, 상기 단계(S106)를 거쳐 열차접근금지를 유도하는 경보정보를 무선으로 전송한 후, 제1 및 제2전류감지수단(140,142)을 통해 입력된 각각의 전류값들 중에 어느 전류감지수단의 입력 전류값이 낮은지 상기 레일절손검지수단(150)의 비교처리부(152)는 비교한다.(S108)

상기 단계(S108)를 거쳐 제1레일(110)의 전류값이 낮은 경우 상기 레일절손검지수단(150)의 경보발령부(154)를 통해 제1레일(110)이 절손되었음을 알리는 제1레일 절손 메시지를 기기실(200)의 무선수신기(200a)로 송출한다.(S110)

한편, 상기 단계(S108)를 거쳐 제2레일(112)의 전류값이 낮은 경우 상기 레일절손검지수단(150)의 경보발령부(154)를 통해 제2레일(112)이 절손되었음을 알리는 제2레일 절손 메시지를 기기실(200)의 무선수신기(200a)로 송출한다.(S112)

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 종래에서와 같이 임피던스본드 등으로 이루어지는 궤도회로를 사용하지 않아 레일의 절손을 검지하기 위한 기능 구현을 위한 비용을 줄일 수 있고, 레일의 절손을 사전에 검지하여 열차의 안전운행을 확보할 수 있는 장점이 있다.

아울러, 본 발명에 따른 레일 절손 검지 기능을 통해 무선방식의 열차제어시스템의 실용화를 가속하여 지상설비를 줄일 수 있어 신호설비의 유지보수를 한층 더 용이하게 하는 장점도 있다.

Claims (8)

1. 열차가 이동하는 제1 및 제2레일의 중간에 가공지선으로 전차선전류를 회귀시키기 위한 귀선으로 흐르는 각각의 전류값을 측정하기 위한 제1 및 제2전류감지수단과;

   상기 제1 및 제2전류감지수단을 통해 측정된 전류값의 차이를 이용하여 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값과 비교하여 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값을 초과하는 경우 레일 절손으로 판정하는 레일절손검지수단;으로 구성되는 것을 특징으로 하는 레일의 절손 검지 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제1전류감지수단은 상기 귀선상에 설치되어 상기 제1레일에서 상기 귀선으로 회귀되는 전차선 전류값을 측정하는 전류센서로 이루어지며;

   상기 제2전류감지수단은 상기 귀선으로 회귀되는 전차선 전류값을 측정하는 전류센서로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레일의 절손 검지 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 레일절손검지수단은;

   상기 제1 및 제2전류감지수단을 통해 각각 입력되는 전류값들의 차이를 연산 하고 그 전류차이값을 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값과 비교하여 전류차이값이 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값을 초과하면 레일 절손으로 판정하는 비교처리부와,

   상기 비교처리부가 레일 절손으로 판정하는 경우 경보정보를 지상의 기기실로 전송하는 경보발령부로 구성되는 것을 특징으로 하는 레일의 절손 검지 장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 경보발령부는 레일 절손으로 판정되어 경보정보를 기기실로 무선 전송하기 위한 무선송신기로 구성되는 것을 특징으로 하는 레일의 절손 검지 장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 기기실은 상기 무선송신기를 통해 무선송신된 경보정보를 수신하기 위한 무선수신기가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 레일의 절손 검지 장치.
6. 제1 및 제2레일을 통해 귀선으로 흐르는 전류값을 측정하는 제1단계;

   상기 측정된 두 전류값들의 차이를 연산하는 제2단계;

   상기 연산된 전류차이값과 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값과 비교하여 그 입력 전류차이값이 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값을 초과하는지 여부를 비교하는 제3단계;

   상기 전류차이값이 전차선 불평형 전류 허용 기준값을 초과하면 레일 절손으로 판단하는 제4단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 레일의 절손 검지 방법.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 제4단계 후, 레일절손을 알리는 경보정보를 기기실로 송출하는 제5단계;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 레일의 절손 검지 방법.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 제5단계 후, 상기 귀선으로 흐르는 전류값들 중에 어느 입력 전류값이 낮은지 비교하는 제6단계;

   상기 제6단계 후, 상기 제1레일에서 귀선으로 흐르는 전류값이 낮은 경우 제1레일이 절손되었음을 알리는 제1레일 절손 메시지를 상기 기기실로 송출하는 제7단계; 및

   상기 제6단계 후, 상기 제2레일에서 귀선으로 흐르는 전류값이 낮은 경우 제2레일이 절손되었음을 알리는 제2레일 절손 메시지를 상기 기기실로 송출하는 제8 단계;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 레일의 절손 검지 방법.

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