KR20120042798A - 레일 손상 검지 장치 및 그 방법 - Google Patents

레일 손상 검지 장치 및 그 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20120042798A
KR20120042798A KR1020120027332A KR20120027332A KR20120042798A KR 20120042798 A KR20120042798 A KR 20120042798A KR 1020120027332 A KR1020120027332 A KR 1020120027332A KR 20120027332 A KR20120027332 A KR 20120027332A KR 20120042798 A KR20120042798 A KR 20120042798A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rail
current
transformer
damage detection
rail damage
Prior art date
Application number
KR1020120027332A
Other languages
English (en)
Inventor
김득수
최용헌
Original Assignee
주식회사 에스알
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 에스알 filed Critical 주식회사 에스알
Priority to KR1020120027332A priority Critical patent/KR20120042798A/ko
Publication of KR20120042798A publication Critical patent/KR20120042798A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/20—Investigating the presence of flaws
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L3/00—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal
    • B61L3/02—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B37/00—Making, maintaining, renewing, or taking-up the ballastway or the track, not provided for in a single one of groups E01B27/00 - E01B35/00
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)

Abstract

본 발명은 전기철도차량(이하 전차로 함)이 달리는 궤도 레일의 손상 검지 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전차선의 안전운행에 이용되는 임펄스 궤도회로장치에 다중 트랜스(multiple transformer)를 임피던스본드에 사용함으로써, 점퍼선 철거 또는 레일 절손과 같은 궤도 레일의 손상시 궤도회로장치의 수신기에 흐르는 전류값이 궤도계전기의 낙하동작범위에 있을 때 궤도계전기가 동작되어 레일 손상 여부를 파악할 수 있는 레일 손상 검지 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 전차가 이동하는 제1 및 제2 레일의 가로질러 설치되는 임피던스본드로서, 가공지선으로 전차선전류를 회귀시키기 위한 귀선에 그 중성점이 접속되는 다중트랜스; 및 상기 다중트랜스의 각 트랜스코일의 2차 권선에 흐르는 전류값이 소정 범위에 있을 때 레일 손상으로 판정하는 레일손상검지부로 구성되어, 우회회로에 의한 궤도회로장치의 오동작이 없이 기존의 레일의 손상을 검지하기 위한 기능 구현을 위한 비용을 줄일 수 있고, 레일의 손상을 사전에 검지하여 전차의 안전운행을 확보할 수 있는 장점이 있다.

Description

레일 손상 검지 장치 및 그 방법{Apparatus for detecting impair of rails and method using the same}
본 발명은 전기철도차량(이하 전차로 함)이 달리는 궤도 레일의 손상 검지 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전차의 안전운행에 이용되는 임펄스 궤도회로장치에 다중 트랜스(multiple transformer)를 임피던스본드에 사용함으로써, 점퍼선 철거 또는 레일 절손과 같은 궤도 레일의 손상시 궤도회로장치의 수신기에 인가되는 신호값이 궤도계전기의 낙하동작범위에 있을 때 궤도계전기가 낙하되어 레일 손상 여부를 파악할 수 있는 레일 손상 검지 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 궤도 회로의 원리는 레일을 적당한 구간으로 구분하여 인접 궤도 회로와 전기적으로 절연하기 위하여 궤조 절연(insulated rail joint)을 설치하고 궤도 회로 내의 레일 이음 부분의 접속 저항을 작게 하기 위하여 레일 본드(bond)로 접속한 다음 송전측에는 전원(energizing battery)을, 착전측에는 궤도 계전기(TR : track or signal relay)를 연결하여 전기 회로를 구성한 것이다. 궤도 회로 내에 열차가 없을 때에는 전원으로부터 흐르는 전류에 의하여 계전기가 여자(relay on)되고, 궤도 회로 내에 열차가 진입하면 차축에 의하여 전기 회로가 단락되어 계전기는 무여자(de-energized; relay off) 되며, 궤도 회로 자체가 고장났을 때에도 계전기는 무여자 된다. 또 신호기는 계전기의 여자 접점을 통할 때에는 녹색등이 현시되고 무여자 접점을 통할 때에는 적색등이 현시되는데 이것은 열차에 의하여 자동적으로 제어된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 전차의 운행 궤도 레일(20, 22)에는 전차(100)에 기동전원을 공급하기 위한 전차선(30), 가공지선(40) 및 귀선(50)을 포함하여 구성된 전차선설비와 전차의 안전 운행 및 효율적인 운행을 위한 신호설비가 함께 설치 운영되고 있다.
도 1을 참고하면, 궤도 회로를 구분하는 각 절연 개소(290, 292, 294, 296)의 임피던스본드(220, 230, 240, 250)는 전차선의 귀선 전류를 흐르게 하고 인접 궤도 회로에 신호 전류의 흐름을 막는 역할을 한다.
도 1에 의하면, 전차선설비에는 대략 1km 내외 간격으로 임피던스본드(220, 230, 240, 250)라는 특수한 설비가 제1 및 제2레일(20, 22)의 중간에 설치되고, 일정한 간격(궤도회로 간격)마다 제1 및 제2레일(20, 22)을 통과하는 전차선 전류를 가공지선(40)으로 회귀시키기 위한 귀선(50)이 설치된다. 이 귀선(50)은 임피던스본드의 각 중성점을 연결하는 중성선(55)에 연결된다. 이러한 귀선(50)은 전차(100)가 이동하는 제1 및 제2레일(20, 22)의 중간에 전차선(30)을 통해 흐르는 전차선전류를 가공지선(40)으로 회귀시키기 위하여 일정 간격으로 설치되어 신호구간을 일정 간격으로 나누는 역할을 한다. 또한, 신호설비에는 궤도회로장치가 있으며 이는 크게는 전압 안정기(200), 송신기(210), 송신측 임피던스본드(220, 230), 수신측 임피던스본드(240, 250), 정합용 콘덴서(260), 수신기(270), 궤도 계전기(280)로 구성되어, 전차선 전류가 흐르는 레일(20, 22)을 전기회로의 일부분으로 사용하여 전차(100)의 차축(110)에 의해 전기회로를 단락 또는 개방함으로써 전차의 유무를 검지하고, 전차의 운행에 필요한 정보를 지상에서 차상으로 전송하는 기능을 하게 된다. 한편, 궤도회로장치는 전차의 검지 및 제어가 주기능이지만, 점퍼선의 철거 또는 레일의 절손을 미리 검지하여 전차의 안전운행을 도모하는 기능 역시 매우 중요하다.
따라서, 이와 같은 궤도회로장치가 구성됨으로 인해 전차(100)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 단선되지 않은 정상상태의 경우 각각의 제1 및 제2 레일(20, 22)에 흐르는 전차선전류는 동일한 값을 가지게 된다.
이에 따라서, 예를 들어 어느 한쪽의 레일인 제1레일(20)이 단선되었을 경우에는 전차선 전류값은 다른 한쪽의 레일인 제2레일(22)로 크게 흐를 수 있다. 이와 같은 경우 전차선전류의 불평형으로 인하여 임피던스본드(230, 240)의 전차선 전류에 균형이 깨지면서 궤도회로장치의 신호전류에 영향을 미쳐서 궤도계전기(280)가 낙하하게 된다. 즉, 궤도회로장치는 제1 또는 제2레일(20,22)의 절손을 검지함으로써 전차 진입을 불허하게 된다.
그러나, 이러한 궤도회로장치의 경우, 최근 공동접지 시공으로 인하여 우회회로의 경로가 추가되었고, 크로스본드 등의 적정설치 여부에 따라서도 우회회로에 의한 오동작의 가능성이 있으므로, 전차 안전운행과 밀접한 관련이 있는 임펄스 궤도회로장치에서 점퍼선 철거 및 레일 절손 시 궤도계전기가 낙하되지 않는 현상이 발생되어 전차의 안전운행을 확보하기 곤란하다는 문제점이 지적되고 있다.
한편, 상술한 임피던스본드를 이용한 궤도회로장치의 단점을 해결하기 위한 종래 기술에 의한 레일 절손 검지 기술이 도 2에 제시되었다.
도 2의 레일 절손 검지 장치는 도 1의 임피던스본드 등으로 이루어지는 궤도회로장치를 사용하지 않고도 레일의 절손을 검지하기 위한 기능을 구현하여 비용을 줄일 수 있고, 레일의 절손을 사전에 검지하여 전차의 안전운행을 확보할 수 있다.
도 2에 의하면, 레일의 절손 검지 장치로서 제1 및 제2레일(20,22)에서 상기 귀선(50)으로 흐르는 각각의 전류값을 측정하기 위한 제1 및 제2 전류감지수단(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. 상기 제1전류감지수단(140) 및 제2 전류감지수단(142)은 상기 귀선(50)상에 설치되어 제1레일(20) 및 제2레일(22)에서 상기 귀선(50)으로 회귀되는 전차선 전류값을 측정하는 것으로 공지의 전류센서를 이용하고, 상기 레일절손검지수단(150)에서 상기 제1 및 제2레일(20,22)을 통해 상기 귀선(50)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 판정하여 레일 절손으로 판정하는 경우 경보를 지상의 기기실(160)로 전송한다. 상술한 바와 같이, 레일과 귀선을 통해 흐르는 전류값의 차이를 구하고, 그 전류차이값을 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값과 비교하여 그 전류차이값이 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값을 초과하는 경우 경보정보를 전송하여 후속 전차(100)의 진입 및 접근을 금지할 수 있도록 한다.
그러나, 상술한 도 2의 레일 절손 검지 장치는 임피던스본드를 사용하지 않는 장점은 있으나, 귀선전류 불평형 전류를 측정하여 그 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값과 비교하여 귀선전류 불평형 전류 허용 기준값을 초과하는 경우 레일 절손으로 판정하여 경보전송하는 레일절손검지수단(150)을 구비하는 등 궤도회로가 복잡하게 되며, 또한 접지상태가 불안정하여 레일의 절손시에도 귀선전류가 불안정하게 흘러 레일의 절손을 신뢰성있게 검지하기 어려운 문제점이 있었다.
한편, 현재 전차 운행 효율성을 증대시키기 위하여 차상중심 전차제어방식이 대세로, 궁극적으로 지상에 설치되어 있는 설비를 없애고 무선으로 전차제어정보를 주고 받는 방향으로 개발이 진행중이다. 그럼에도 불구하고, 임피던스본드나 신호케이블 등 지상설비가 많이 쓰이는 궤도회로장치는 설치비 및 유지보수비 측면에서 많은 단점이 있으므로 무선을 이용하는 방식으로 대체할 경우, 전차검지 및 전차제어 기능은 만족시킬 수 있게 되나, 종래의 궤도회로가 수행하여 온 주요 안전기능 중 하나인 레일 절손 검지 기능을 해칠 수 있기 때문에 현재는 많은 비용을 감내하더라도 우회회로의 구조적인 문제점을 갖는 임피던스본드를 구비한 궤도회로를 병행하여 구축하고 있는 상황이다. 또한, 현재 고속열차 운행구간 중 폐색구간은 AF궤도회로로 개량이 되었으나, 역구내에서는 여전히 임펄스 궤도회로장치를 사용하고 있기 때문에, 상술한 임피던스본드를 사용하는 궤도회로장치의 문제점으로서 우회회로에 의한 궤도계전기의 오동작과 같은 문제는 여전히 존재하는 실정이다.
1) 한국특허등록번호 10-0961899 (2010. 5. 31), 레일의 절손 검지 장치 및 그 방법 (한국철도기술연구원) 2) US6102340 A* (2000. 08. 15), Broken rail detection system and method 3) JP06171509 A (1994. 6. 21), 차상장치 4) KR1020030078030 A (2003. 10. 04). 레일 파손 검출 방법 및 장치 5) KR1020050022537 A (2005. 03. 08), 궤도 회로 전류 측정 장치
따라서, 본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 궤도회로장치의 임피던스본드에 다중 트랜스를 사용하여 레일의 손상시 궤도회로장치의 수신기에 흐르는 전류값이 궤도계전기의 낙하동작범위에 있을 때 궤도계전기가 낙하되게 함으로써, 임피던스본드의 구조적인 특성과 전철구간에서 사용하는 귀선회로에 의해 만들어지는 우회회로에 의한 궤도회로장치의 오동작 발생이 없이 점퍼선의 철거 또는 레일의 절손과 같은 궤도 레일의 손상을 사전에 검지하여 경보정보를 전송하여 후속 전차의 진입 및 접근을 금지하여 전차의 안전운행을 확보할 수 있도록 구성된 레일 손상 검지 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 기존의 궤도회로장치의 임피던스본드로서 단일트랜스를 사용하는 대신에, 다중트랜스 특히 2중트랜스를 설치함으로써 레일 손상 검지 비용을 절감할 수 있고, 신호설비의 유지보수가 한층 용이한 레일의 손상 검지 장치 및 그 방법을 제공하는데에도 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 레일의 손상 검지 장치는 전차가 이동하는 제1 및 제2 레일의 가로질러 설치되는 임피던스본드로서, 가공지선으로 전차선전류를 회귀시키기 위한 귀선에 그 중성점이 접속되는 다중트랜스; 및 상기 다중트랜스의 각 트랜스코일의 2차 권선에 흐르는 전류값이 소정 범위에 있을 때 레일 손상으로 판정하는 레일손상검지부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하기로는 각 트랜스코일의 1차코일의 권선이 전차선전류가 귀선전류로 중성점에 접속된 귀선으로 흐르게 하기 위하여 자속이 반대방향으로 상쇄되도록 배치된 분할 권선임을 특징으로 한다.
바람직하기로는 상기 다중트랜스는 2중트랜스, 3중트랜스 또는 4중트랜스임을 특징으로 한다.
바람직하기로는 상기 레일손상검지부는 궤도계전기임을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 레일의 손상 검지 방법은 제1 및 제2레일을 가로질러 설치되는 임피던스본드로서, 가공지선으로 전차선전류를 회귀시키기 위한 귀선에 그 중성점이 접속되는 다중트랜스의 각 트랜스코일의 2차 권선에 흐르는 전류값이 소정 범위에 있을 때 레일 손상으로 검지하는 단계를 포함한다.
바람직하기로는 각 트랜스코일의 1차코일의 권선이 전차선전류가 귀선전류로중성점에 접속된 귀선으로 흐르게 하기 위해 자속이 반대방향으로 상쇄되도록 배치된 분할 권선임을 특징으로 한다.
바람직하기로는 상기 레일손상검지단계는 궤도계전기가 낙하하는 단계임을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 종래에서와 같이 임피던스본드 등으로 이루어지는 궤도회로장치를 사용하는 경우에, 제1 및 제2레일을 가로질러 설치되는 임피던스본드로서, 가공지선으로 전차선전류를 귀선전류로 회귀시키기 위한 귀선에 그 중성점이 접속되는 다중트랜스를 사용함으로써 우회회로에 의한 궤도회로장치의 오동작이 없이 기존의 레일의 손상을 검지하기 위한 기능 구현을 위한 비용을 줄일 수 있고, 레일의 손상을 사전에 검지하여 전차의 안전운행을 확보할 수 있는 장점이 있다.
아울러, 본 발명에 따른 레일 손상 검지 기능을 통해 기존의 궤도회로장치의 임피던스본드로서 단일트랜스를 사용하는 대신에, 다중트랜스 특히 2중트랜스를 설치함으로써 레일 손상 검지 비용을 절감할 수 있고, 신호설비의 유지보수를 한층 용이하게 하는 장점도 있다.
도 1은 일반적인 전차의 궤도회로장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 종래의 레일 손상 검지 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 임피던스본드로서 2중트랜스를 이용하는 레일 손상 검지 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 다른 실시예로서 3중트랜스를 사용하는 레일 손상 검지 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 또다른 실시예로서 4중트랜스를 사용하는 레일 손상 검지 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 6a와 도 6b는 임피던스본드로서 2중트랜스를 사용하는 경우의 평상시와 레일 절손 시의 신호전류의 흐름을 설명하는 도면이다.
도 7a와 도 7b는 종래와 본 발명의 임피던스본드의 기능에서 신호전류 및 귀선전류의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 레일 손상 검지 장치 및 방법에 대하여 첨부도면을 참조하여 설명하기로 한다.
설명의 편의상, 동일 또는 유사한 구성요소들은 동일한 참조번호를 부여하여 설명하였다. 또한, 본 발명에 적용되는 궤도회로장치는 크게는 전압 안정기(200), 송신기(210), 송신측 임피던스본드(220, 222, 230, 232), 수신측 임피던스본드(240, 242, 250, 252), 정합용 콘덴서(260), 수신기(270), 궤도 계전기(280)로 이루어지며, 기존의 구성 및 기능과 동일한 부분에 대해서는 당업자에게 명백하므로 상세한 설명은 하지 않을 것이다.
본 발명에 의한 전차 궤도 레일 손상 검지 장치는 임피던스본드 등으로 이루어지는 궤도회로장치를 사용하는 경우에, 제1 및 제2레일을 가로질러 설치되는 임피던스본드로서, 가공지선으로 전차선전류를 회귀시키기 위한 귀선에 그 중성점이 접속되는 다중트랜스를 사용할 수 있지만, 다중트랜스로서 2중, 3중, 4중 또는 그이상의 멀티트랜스를 사용할 수 있지만, 바람직한 실시예로서 2중트랜스를 사용하는 실시예를 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 임피던스본드로서 2중트랜스를 이용하는 레일 손상 검지 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 3을 참고하면, 궤도 회로를 구분하는 각 절연 개소(290, 292, 294, 296)의 임피던스본드(220, 222, 230, 232, 240, 242, 250, 252)는 전차선의 귀선 전류를 흐르게 하고 인접 궤도 회로에 신호 전류의 흐름을 막는 역할을 한다.
도 3에 의하면, 전차선설비에는 대략 1km 내외 간격으로 임피던스본드(220, 222, 230, 232, 240, 242, 250, 252)라는 특수한 설비가 제1 및 제2레일(20, 22)의 중간에 설치되고, 일정한 간격(궤도회로 간격)마다 제1 및 제2레일(20, 22)을 통과하는 전차선 전류를 가공지선(40)으로 회귀시키기 위한 귀선(50)이 설치된다. 이 귀선(50)은 임피던스본드의 각 중성점을 연결하는 중성선(55)에 연결된다. 이러한 귀선(50)은 전차(100)가 이동하는 제1 및 제2레일(20, 22)의 중간에 전차선(30)을 통해 흐르는 전차선전류를 귀선(50)을 거쳐 귀선전류로 가공지선(40)으로 회귀시키기 위하여 일정 간격으로 설치되어 신호구간을 일정 간격으로 나누는 역할을 한다. 또한, 신호설비에는 궤도회로장치가 있으며 이는 크게는 전압 안정기(200), 송신기(210), 송신측 임피던스본드(220, 222, 230, 232), 수신측 임피던스본드(240, 242, 250, 252), 정합용 콘덴서(260), 수신기(270), 궤도 계전기(280)로 구성되어, 전차선 전류가 흐르는 레일(20, 22)을 전기회로의 일부분으로 사용하여 전차(100)의 차축(110)에 의해 전기회로를 단락 또는 개방함으로써 전차의 유무를 검지하고, 전차의 운행에 필요한 정보를 지상에서 차상으로 전송하는 기능을 하게 된다. 한편, 궤도회로장치는 전차의 검지 및 제어가 주기능이지만, 점퍼선의 철거 또는 레일의 절손과 같은 레일의 손상을 미리 검지하여 전차의 안전운행을 도모하는 기능 역시 매우 중요하다.
따라서, 이와 같은 궤도회로장치가 구성됨으로 인해 전차(100)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 단선되지 않은 정상상태의 경우 각각의 제1 및 제2 레일(20, 22)에 흐르는 전차선전류는 동일한 값을 가지게 되나, 예를 들어 어느 한쪽의 레일인 제1레일(20)이 단선되었을 경우에는 전차선 전류값은 다른 한쪽의 레일인 제2레일(22)로 크게 흐를 수 있다. 이와 같은 경우 전차선전류의 불평형으로 인하여 임피던스본드(220, 222, 230, 232, 240, 242, 250, 252))의 전차선 전류에 균형이 깨지게 되어 전차의 운행은 위험하게 된다.
이에 따라서, 레일의 손상을 미리 검지하는 장치가 매우 중요하게 되며, 상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 레일 손상 검지 장치는 임피던스본드로서 2중트랜스(T1, T2)를 사용하는 것이 단일트랜스를 사용하는 종래의 레일 손상 검지 장치와 다른 것으로, 제1 및 제2 레일(20, 22) 중 어느 한 레일이 손상되는 경우 2중트랜스(T1, T2)의 어느 한 트랜스코일 1차측에만 전류가 흐르게 되어 임피던스본드의 2차측의 신호전류값이 1/2로 줄어 레일의 절손을 감지하게 되어, 궤도계전기(280)가 낙하하게 된다. 즉, 궤도회로장치는 제1 또는 제2레일(20,22)의 절손을 검지함으로써 경보기를 동작시킴으로써 전차 진입을 불허하게 된다. 궤도계전기는 동작에 필요한 직류 전원을 공급하는 수신기에 연결되어 충분한 진폭 및 정확한 비대칭파를 가진 펄스를 점검하는 것으로, 궤도계전기의 코일구조는 V1코일에 입력전류가 0.5mA이상, V2코일에 입력전류가 1.2mA이상일 때 궤도계전기가 낙하되도록 구성되는데, 이는 통상의 궤도계전기를 그대로 사용할 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
요약하면, 도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이 본 발명의 임피던스본드는 2중트랜스를 사용하고, ①은 임피던스본드의 1차 권선 (+) 입력, ②는 중성점, ③은 임피던스본드의 1차 권선 (-) 입력, ④는 임피던스본드의 2차측 (+) 출력, ⑤는 임피던스본드의 2차측 (-) 출력이다.
도 6a에서와 같이, 전차 궤도 선로에 열차가 없을 때, 즉 평상시에는 ①에서 ③으로 임펄스 신호전류가 흐르나, 도 6b에서와 같이 레일절손 시 ①에서 ② (또는 ③에서 ②)로 신호전류가 흐르면 ④에서 ⑤로 흐르는 신호 전류값이 1/2로 다운되어 레일 절손으로 판단한다. 임피던스본드는 2중(T1, T2)트랜스를 사용하여 평상시 2중트랜스에 신호전류(1차)를 통과시키고, 레일 절손시 반쪽(1/2) 트랜스에 신호전류를 통과시켜 임피던스본드의 2차측(④,⑤)의 신호전류값이 1/2로 줄어 레일 절손을 감지한다. 절손시 2차측(④,⑤)의 신호전류가 1/2로 줄어 최종 궤도계전기가 낙하한다.
본 발명은 임피던스본드로서 다중트랜스를 적용할 수 있는 것으로, 도 3의 2중트랜스 대신하여 도 4의 3중트랜스 또는 도 5의 4중트랜스를 적용할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 다른 실시예로서 3중트랜스를 사용하는 레일 손상 검지 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 4에서 임피던스본드로서 3중트랜스(T1, T2, T3)를 사용하는 것으로서 도 3을 참조하여 상술한 바와 마찬가지로 레일(20, 22) 중의 어느 한 레일이 손상되는 경우 신호전류는 T1에서 중성선(55) 또는 T3에서 중성선(55)으로만 흐르게 되어 3중 트랜스의 2차측에 흐르는 신호전류값이 줄어들게 되어 레일 절손을 감지한다. 절손시 2차측의 신호전류가 줄어 최종 수신기(270)에 연결된 궤도계전기가 낙하한다.
도 5는 본 발명에 따른 또다른 실시예로서 4중트랜스를 사용하는 레일 손상 검지 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 5에서 임피던스본드로서 4중트랜스(T1, T2, T3, T4)를 사용하는 것으로서 도 3을 참조하여 상술한 바와 마찬가지로 레일(20, 22) 중의 어느 한 레일이 손상되는 경우 신호전류는 T1에서 중성선(55) 또는 T4에서 중성선(55)으로만 흐르게 되어 4중 트랜스의 2차측에 흐르는 신호전류값이 줄어들게 되어 레일 절손을 감지한다. 절손시 2차측의 신호전류가 줄어 최종 수신기(270)에 연결된 궤도계전기가 낙하한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 적용되는 다중 트랜스를 적용한 임피던스본드의 동작을 신호전류의 흐름에 대해서 주로 설명하였으나, 이하 귀선전류에 대해서 도 7a와 도 7b를 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 7a와 도 7b는 종래와 본 발명의 임피던스본드의 기능에서 신호전류 및 귀선전류의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 7a는 단일 트랜스를 사용하는 종래의 임피던스본드를 도시하는 것으로, ①은 임피던스본드의 1차 권선 (+) 입력, ②는 중성점, ③은 임피던스본드의 1차 권선 (-) 입력, ④는 임피던스본드의 2차측 (+) 출력, ⑤는 임피던스본드의 2차측 (-) 출력이다. 도 7a에서 임피던스본드의 1차 권선은 중성점을 기준으로 L1과 L2로 분할되고 2차 권선은 L3로 구성된다.
도 7a에서, 신호전류는 1차 권선 L1과 L2의 자속이 같은 방향으로 접속 (가동접속)되어, ①에서 ③으로 흘러 동작하여, 제1 레일과 제2 레일의 신호전류는 1차권선(L1과 L2)에서 2차권선(L3)으로 유도된다.
도 7a에서, 귀선전류는 자속이 반대 방향 접속 (차동접속)되어 ①과 ③으로부터의 귀선전류가 ②번으로 흘러 상쇄되어 중성점(접지)으로 흐르게 된다.
신호전류와 귀선전류의 경우, 1차 권선의 인덕턴스의 접속은 다음과 같은 식으로 표현된다.
자속이 같은 방향 접속 (가동접속) 시, L = L1+L2+2M[H]
자속이 반대 방향 접속 (차동접속) 시, L = L1+L2-2M[H]
여기서, L은 자체인덕턱스, L1은 자체인덕턱스, L2는 자체인덕턱스, M은 상호인덕턱스이다.
상호인덕턴스 M은 다음과 같은 식으로 표현된다.
Figure pat00001
여기서, M은 상호인덕턱스, k = 결합계수, L은 자체인덕턱스, L1은 자체인덕턱스, L2는 자체인덕턱스이다.
상술한 바와 같이, 종래의 단일 트랜스를 이용하는 임피던스본드에서 트랜스코일의 1차코일의 권선은 전차선전류가 귀선전류로 중성점에 접속된 귀선으로 흐르게 하기 위하여 자속이 반대방향으로 상쇄되도록 배치된 권선이다.
이와 같은 방법으로, 본 발명에 의한 다중 트랜스를 적용하는 임피던스본드도 각 트랜스코일의 1차코일의 권선이 전차선전류가 귀선전류로 중성점에 접속된 귀선으로 흐르게 하기 위하여 자속이 반대방향으로 상쇄되도록 배치된 분할 권선이 되도록 한다.
도 7b는 이중 트랜스를 사용하는 본 발명의 임피던스본드를 도시하는 것으로, ①은 임피던스본드의 1차 권선 (+) 입력, ②는 중성선, ③은 임피던스본드의 1차 권선 (-) 입력, ④는 임피던스본드의 2차측 (+) 출력, ⑤는 임피던스본드의 2차측 (-) 출력이다. 도 7b에서 임피던스본드의 1차 권선은 중성선을 기준으로 L1과 L3로 분할되고 다시 L1은 L1-1과 L1-2로 분할되고 L3는 L3-1과 L3-2로 분할되고 2차 권선은 L2와 L3로 구성된다. 이때, L1과 L2는 트랜스 T1을 형성하고, L3과 L4는 트랜스 T2를 형성하도록 구성한다. 이 경우, T1 트랜스의 1차코일의 권선 L1-1과 L1-2 그리고 T2 트랜스의 L3-1과 L3-2는 전차선전류가 귀선전류로 중성점에 접속된 귀선으로 흐르게 하기 위하여 자속이 반대방향으로 상쇄되도록 배치된 분할 권선이다.
도 7b에서, 신호전류의 경우 제1레일 신호전류는 T1 트랜스에서 1차권선 L1 에서 2차권선 L2로 유도되고, 제2레일 신호전류는 T2 트랜스에서 1차권선 L3에서 2차권선 L4로 유도된다.
도 7b에서, 귀선전류의 경우 제1레일 귀선전류는 T1 트랜스에서 1차권선 L1-1와 L1-2가 자속이 반대방향으로 유도되어 상쇄되므로 중성점(접지)으로 흐르게 되고, 제2레일 귀선전류는 T2 트랜스에서 L3-1와 L3-2가 자속이 반대방향으로 유도되어 상쇄되므로 중성점(접지)으로 흐르게 된다.
이로써, 본 발명에 적용되는 임피던스본드는 2중(T1, T2)트랜스를 사용하여 평상시에는 2중트랜스 T1과 T2 모두에 신호전류(1차)를 통과시키고, 레일 절손시 반쪽(1/2) 트랜스에 신호전류를 통과시켜 임피던스본드의 2차측(④,⑤)의 신호전류값이 1/2로 줄어 레일 절손을 감지한다. 절손시 2차측(④,⑤)의 신호전류가 1/2로 줄어 최종 궤도계전기가 낙하한다.
그러므로, 임피던스본드 중성점(접지)으로 타 궤도전류가 중성점(접지) ②번을 통해 흐르게 되어도 2중 트랜스 T1과 T2 각각에서 궤도전류 자속이 반대방향으로 흐르게 되어 서로 상쇄되므로 우회회로에 의한 궤도회로장치의 오동작 발생이 없게 된다.
이상, 2중 트랜스를 적용하는 임피던스본드의 동작에 대해서 설명하였으나, 3중 트랜스 및 4중 트랜스의 경우에도 마찬가지로, 중성선을 기준으로 하여 궤도전류 자속이 반대방향으로 흐르게 되어 서로 상쇄되도록 설계함으로써 우회회로에 의한 궤도회로장치의 오동작 발생이 없게 할 수 있다.
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.
20, 22...레일 30...전차선
40...가공지선 50...귀선
100...전차 110...전차 차축
200...전압안정기 210...송신기
220, 222, 230, 232, 240, 242, 250, 252...임피던스본드
260...임피던스매칭 270...수신기
280...궤도계전기 290, 292, 294, 296...절연개소
T1, T2, T3, T4...트랜스

Claims (8)

  1. 전차 궤도 레일의 손상 검지 장치에 있어서,
    전차가 이동하는 제1 및 제2 레일의 가로질러 설치되는 임피던스본드로서, 가공지선으로 전차선전류를 회귀시키기 위한 귀선에 그 중성점이 접속되는 다중트랜스; 및
    상기 다중트랜스의 각 트랜스코일의 2차 권선에 흐르는 전류값이 소정 범위에 있을 때 레일 손상으로 판정하는 레일손상검지부로 구성되는 것을 특징으로 하는 레일 손상 검지 장치.
  2. 제1항에 있어서, 각 트랜스코일의 1차코일의 권선이 전차선전류가 귀선전류로 중성점에 접속된 귀선으로 흐르게 하기 위하여 자속이 반대방향으로 상쇄되도록 배치된 분할 권선임을 특징으로 하는 레일 손상 검지 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다중트랜스는 2중트랜스, 3중트랜스 또는 4중트랜스임을 특징으로 하는 레일 손상 검지 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 레일손상검지부는 궤도계전기임을 특징으로 하는 레일 손상 검지 장치.
  5. 전차 궤도 레일의 손상 검지 방법에 있어서,
    제1 및 제2레일을 가로질러 설치되는 임피던스본드로서, 가공지선으로 전차선전류를 회귀시키기 위한 귀선에 그 중성점이 접속되는 다중트랜스의 각 트랜스코일의 2차 권선에 흐르는 전류값이 소정 범위에 있을 때 레일 손상으로 검지하는 단계를 포함하는 레일 손상 검지 방법.
  6. 제5항에 있어서, 각 트랜스코일의 1차코일의 권선이 전차선전류가 귀선전류로 중성점에 접속된 귀선으로 흐르게 하기 위하여 자속이 반대방향으로 상쇄되도록 배치된 분할 권선임을 특징으로 하는 레일 손상 검지 방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 다중트랜스는 2중트랜스, 3중트랜스 또는 4중트랜스임을 특징으로 하는 레일 손상 검지 방법.
  8. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 레일손상검지단계는 궤도계전기가 낙하하는 단계임을 특징으로 하는 레일 손상 검지 방법.
KR1020120027332A 2012-03-16 2012-03-16 레일 손상 검지 장치 및 그 방법 KR20120042798A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120027332A KR20120042798A (ko) 2012-03-16 2012-03-16 레일 손상 검지 장치 및 그 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120027332A KR20120042798A (ko) 2012-03-16 2012-03-16 레일 손상 검지 장치 및 그 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20120042798A true KR20120042798A (ko) 2012-05-03

Family

ID=46263362

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120027332A KR20120042798A (ko) 2012-03-16 2012-03-16 레일 손상 검지 장치 및 그 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20120042798A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101538214B1 (ko) * 2013-06-27 2015-07-22 서울메트로 철도용 궤도회로 장치 및 그 제어 방법
JPWO2020021672A1 (ja) * 2018-07-26 2021-02-15 三菱電機株式会社 レール破断検知装置及びレール破断結果管理システム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101538214B1 (ko) * 2013-06-27 2015-07-22 서울메트로 철도용 궤도회로 장치 및 그 제어 방법
JPWO2020021672A1 (ja) * 2018-07-26 2021-02-15 三菱電機株式会社 レール破断検知装置及びレール破断結果管理システム

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101360951B1 (ko) 레일 손상 검지 장치 및 그 방법
US4389033A (en) Broken rail/bond detectors
US4886226A (en) Broken rail and/or broken rail joint bar detection
US4145018A (en) Protective device for railroad signaling apparatus
US7683558B2 (en) Electric car control apparatus
CN102253308B (zh) 依据负序电压确定长定子发生不对称短路故障的方法
CN104527725B (zh) 基于测距传感器解决站内轨道电路区段分路不良的系统
EP0038639B1 (en) A circuit for detecting unbalance of the traction current in a track circuit
US4022408A (en) Track circuits with cab signals for dual gage railroads
US20140014782A1 (en) Track circuit providing enhanced broken rail detection
CN201721463U (zh) 实时断轨检测装置
WO2013065079A1 (ja) 非常時回生制動停止システム
CN109803848A (zh) 一种电力机车主电路及电力机车
JP5827465B2 (ja) レール破断検知装置
JP2012188009A (ja) レール破断検知方法及びレール破断検知装置
CN102650573A (zh) 一种电力机车自动过分相功能检测装置
KR20120042798A (ko) 레일 손상 검지 장치 및 그 방법
CN110794331A (zh) 一种轨道交通牵引变压器匝间短路检测及保护装置
CN101954915A (zh) 实时断轨检测装置及其检测方法
JP4863358B2 (ja) 列車検知装置及び列車検知システム
JP4975589B2 (ja) 無絶縁軌道回路用保安器
KR101538214B1 (ko) 철도용 궤도회로 장치 및 그 제어 방법
RU2668007C1 (ru) Устройство для контроля состояния изолирующих стыков в тональных рельсовых цепях
KR102468544B1 (ko) 전기철도의 선로 보호 장치
CN102211531A (zh) 确定长定子发生一相多点接地故障的方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application