KR20130025997A

KR20130025997A - 전차선 상태 검사 장치 및 그 보조 장치

Info

Publication number: KR20130025997A
Application number: KR1020110089304A
Authority: KR
Inventors: 석 영 정
Original assignee: 석 영 정
Priority date: 2011-09-03
Filing date: 2011-09-03
Publication date: 2013-03-13

Abstract

본 발명은 전차선의 상태, 특히 마모를 검사하는 기술에 관한 것으로서, 이동하는 전동차에서 직접 육안으로 식별되도록 식별신호를 발생하거나 고정된 지점간의 LAN이나 이동무선으로 네트워크를 구성하여 감지정보를 수집하고 모니터링 할 수 있게 한다.
전차선 구조물에 고정 설치되어 전차선의 마모한계 여부를 검출하는 센서로부터의 출력을 이용하거나, 이동하는 팬터그래프에 설치된 센서가 전차선 체적의 외곽 형상을 유추한 검측데이터의 모니터를 통해 달성되도록 구성된다.
전철, 고속철, 지하철 등 전차선을 이용하는 모든 철도시스템에서 전차선의 마모 상태와 결합기구의 상태를 신속 정확하게 감지할 수 있으므로 운행안전, 비용절감 등에 기여한다.

Description

전차선 상태 검사 장치 및 그 보조 장치 {Inspection apparatus for state of train-wire and the assistant device}

본 발명은 전차선의 마모 및 안정 상태를 검출하여 현장의 점검자에게 또는 원격지에 감지정보로 제공하는 발명이다. 본 발명이 제공하는 기술은 전차선의 검측을 위한 주장치 및 보조장치를 포함한다.

전기철도시스템에서 전차선은 주행하는 전동차의 팬터그래프(pantograph)에 접동(sliding) 되어 전력을 공급하는 중요한 요소이다. 따라서 전차선은 고압전력이 공급되는 면에서 전기적인 안전을 유지해야 하고, 팬터그래프와 마찰되는 측면에서 구조적으로 안정 상태도 유지해야 한다.

일반적으로 전차선을 통한 전기에너지는 DC1,500V 또는 AC25,000V의 특고압이므로, 특히 강체전차선의 경우는 상하 굴곡 현상을 조기에 발견하여 보수하는 조치가 매우 중요하다. 굴곡면에서는 팬터그래프와의 접동 때에 스파크가 발생되거나 굴곡된 전차선에 접동될 때 팬터그래프가 충격을 가하게 되는 악순환이 일어나기 때문이다. 악순환은 전차선의 부분적 마모 내지 굴곡의 가속화를 초래한다.

전차선의 굴곡은 온도/습도 변화에도 기인되는바 강체전차선의 마모는 섹션 구간(예를 들면 250m) 내에서 부분적으로 심화될 수도 있다.

전기철도시스템에서의 대표적인 전차선은 지상구간의 카테나리전차선 방식(도 1 및 도 2)과 터널 등 지하구간의 강체전차선 방식(도 3 및 도 4)을 예로 들 수 있다.

즉 지상구간의 카테나리 전차선은 도 1, 2에서 보듯이, 구조물 전체를 지지하는 전주(supporter, 100)와, 전동차 진행으로부터 전차선이 받는 힘을 지지하고 완충하는 가동브래킷(moving bracket, 101)과, 전차선의 하중을 지지하고 가설높이를 유지하는 조가선(messenger wire, 102) 및 드로퍼(dropper, 103)와, 전차선의 하중을 분담하며 상하 진동과 밀어올림 충격을 완충시키는 스테디암(steady arm, 105)과, 팬터그래프의 접촉도체에 접촉하여 전동차에 전원을 공급하는 전차선(contact wire 혹은 train wire, 104)으로 구성되어 있다. 여기에서 스테디암과 조가선은 전동차의 궤도상에서 지그재그로 배치하여 팬터그래프의 수전부인 접촉도체가 특정부분만 닳지 않도록 가설하는바, 도 2는 상기 지그재그로 배치하는 스테디암의 일종(105)을 사진으로 나타낸 도면이다. 도 2에서도 (102)는 조가선, (104)는 전차선을 나타낸다.

지하구간인 강체전차선은 도 3, 4로 나타낸 사진에서 도 1, 2의 구조를 대응 연상하여 이해할 수 있을 것이다. 즉 도 1에서의 전주(100)에 고착된 가동브래킷(101)은 도 3에서 터널 천정으로부터의 철가(200)에 고착된 애자(201)에 상당하고, 도 1에서 와이어 부재인 조가선(102)에 와이어 부재인 드로퍼(103)를 통해 수평면상 궤도를 이룬 전차선(가공도체, 104)은 도 3에서 알루미늄합금제로 된 T바(202a, 202b)에 롱이어부(203a, 203b)를 통해 수평면상 궤도를 이룬 전차선(가공도체, 204)에 상당한 것이다. 여기서 (202a)는 T바가 애자(201)에 결속되어 구조적 견고성을 유지할 수 있도록 형성한 T바 중의 수평부재이고, (202b)는 전차선을 결속하기에 용이한 구조를 이루기 위해 형성한 T바 중의 수직부재이다. 또한 (203a)는 전차선(204)과 T바의 수직부재(202b)가 구조적으로 연결되도록 2개 1조로서 전차선의 양측면에서 감싸서 전차선을 결속하기 위한 롱이어(long ear)이고, (203b)는 2개 1조인 롱이어와 T바를 일정간격으로 횡측에서 관통하여 조이는 체결구이므로, 결국 강체전차선 방식에서의 전차선(204)은 터널 천정의 철가(200)에 고착 설치되어서 상하 유동성이 없음을 알 수 있다.

한편, 전동차의 팬터그래프를 형상적으로 도시하면 도 5와 같은바, 팬터그래프(300)는 전차선(204)에 접촉하는 접촉도체(pan head, 301) 및 상기 접촉도체를 구조적으로 지탱하는 접촉도체기구(cross bar, 302)와, 전동차의 루프에 애자를 경유하여 고정되는 베이스기구(base frame, 303)와, 상기 접촉도체(301) 및 상기 베이스기구(303)의 사이에 결합되어 상기 접촉도체(301)를 전동차의 루프로부터 높이 조절하는 승강암기구(upper arm/low arm, 304)를 포함함으로써, 상기 승강암기구(304)를 구동 제어함에 따라 상기 접촉도체(301)가 상승하여 전차선(204)에 접촉하는 구조로 되어 있다. 팬터그래프의 승강암기구는 공기압 등으로 구동되고, 접촉도체(301)와 접촉도체기구(302)의 사이 및 접촉도체기구(302)와 승강암기구(304)의 사이에는 전차선과의 접촉충격을 완화하고 양력을 유지하기 위한 탄성부재(305)를 부가하고 있다. 여기서 접촉도체는 전차선에 접촉하여 전기를 집전하는 수전부를 상위개념으로 표현한 용어이다.

수전부는 전차선과의 접동(sliding)을 통해 전기에너지를 공급받는 요소이므로, 전동차의 주행에 불구하고 양호한 접촉상태를 유지하여야 전기적인 안전 등을 기할 수 있다. 특히 전차선의 접촉 체적이 일정 이하로 줄어들지 않는, 소위 마모 상태가 아니어야 하는 것이다. 전차선의 마모는 체적 두께의 감소 내지 두께가 불균일해지는 편위로도 나타날 수 있다.

본 발명과 관련하여 상기 접촉도체기구와 수전부의 구조를 이해할 필요가 있다. 즉 강체전차선의 경우도 카테나리전차선에서 스테디암과 조가선을 지그재그로 배치하는 것과 마찬가지로 가설되어 있으므로, 수전부는 전동차의 진행에서 그 지그재그로 움직이는 폭을 수용할 수 있게끔 주행방향에 대한 횡측으로 일정한 범위만큼의 가로폭을 가져야 한다는 것이다. 이 구조는 이하 본 발명의 제8실시예부터 적용되는 센서어레이부(1001)의 설치형상과 관련되는 것이어서 미리 설명해 둔다.

강체전차선에서 전차선의 마모 판단 사례를 예로 들자면, 제형전차선은 체적 높이가 5mm에서 0.5mm까지 줄어들었을 때 이를 마모한계로 보고, 원형전차선은 체적 높이가 17mm에서 8.5mm 또는 7.5mm까지로 줄어들었을 때 마모한계로 보고 있다. 이를 도면상에서 설명하면 제형전차선의 경우는 도 6에서 전차선(204)의 체적 높이 (A-C)가 (A-B)로 줄어들었음을 의미하고, 원형전차선의 경우는 도 7에서 전차선(204)의 높이 (A-C)가 (A-B)로 줄어들었음을 의미한다. (A-C)라 함은 (A)선을 기점으로 한 (C)선까지의 높이를 말하고 (A-B)는 (A)선을 기점으로 한 (B)선까지의 높이를 말한다. 본 발명에서 상기 높이라 함은 역으로 깊이를 포함하는 의미의 용어이다.

도 6 및 도 7은 전차선이 T바에 의해 고착 결속되는 구조의 일례를 단면도 상에서 설명하기 위한 도면이다. 따라서 도 6에 따르면 수평부재(202a)와 수직부재(202b)를 포함하는 T바의 구조에서, T바의 수직부재(202b)를 횡으로 관통하는 체결구(203b)에 의해 T바(202b)의 양쪽 횡측에서 롱이어(203a)를 압착함으로써 그 사이에 끼인 전차선(204)이 T바(202b)에 고착 결속되는 구조라는 점을 알 수 있을 것이다. 전차선과 롱이어의 고착 결속은 전차선(204)의 상부에 형성된 요부(204-1)에 롱이어(203a)의 철부(203a-1)가 끼워져 무는 형상으로 달성되어 전체적인 일체적 형상을 유지한다. 롱이어부는 롱이어(203a)와 체결구(203b)를 포괄하는 용어이다. 도 7은 원형전차선도 같은 원리로 결속될 수 있음을 나타낸 도면이다.

도 8은 상기 도 6 및 도 7을 횡단면도로 도시한 것이므로 이에 대비하여 도면에 게시한 부호로부터 구조적 원리를 알 수 있을 것이다. 도 8에서 점선으로 된 (202b의 끝단)은 T바의 수직부재의 끝단을 의미하고 그 아래쪽의 실선으로 된 (204-1)은 전차선의 요부(204-1) 혹은 롱이어(203a)의 철부의 끝단(203a-1)을 의미한다. 가장 아래 실선인 (204)는 전차선의 체적 높이를 의미한다.

따라서, 전차선의 마모라는 것은 전차선 자체의 전력공급 능력으로서 전기적인 도체의 단면적이 줄어들었음을 의미할 뿐만 아니라, 전차선의 두께가 줄어들어 팬터그래프의 수전부가 롱이어에 직접 닿을 수 있는 구조적인 불안정성도 포함된다는 의미이다. 물론 체결구가 풀리게 되면 육안으로는 정상으로 보이지만 전동차가 주행하면서 팬터그래프의 양력이 가해질 때 접동이 제대로 이루어지지 않는 문제로 나타날 수 있다.

여기서, 전차선의 마모 여부는 도 6에서 철부(203a-1)의 끝단인 (A)선으로부터의 두께를 인력으로 측정하여서 당초의 (A-C)간격이 마모한계선(B) 즉 사용의 한계점으로 정한 (A-B)간격으로 된 것인지를 판단해 온 것이 이제까지의 방식인데, 이러한 실측에서는 특히 개개인 측정자의 개인오차가 문제시되어 왔다.

따라서, 이 분야의 개선방향은 재래식의 아날로그 켈리퍼스 등으로 된 휴대형 측정기구를 디지털 액정표시장치인 휴대형 측정기구로 개량하여서 개인오차를 줄이고자 하는 것이 트렌드이다[출원번호 20-2007-0016936(출원일자 2007년10월19일)호 강체전차선 마모 측정기].

그러나 이 방식에서는 신속성이 결여된 문제점을 해소할 수 없고 오히려 측정시간이 더 늘어나는 경우도 있다. 예를 들어 5m 구간마다 1분씩 걸리는 상기 실측방법으로서 50Km의 지하철 노선 전체를 실측하는 데는 (50,000m÷5m)×(1분÷60)≒166시간이 필요한데, 인력으로 실측하는 작업은 1일 중 약 3시간의 전동차 운행휴지 기간을 이용할 수밖에 없으므로 50Km의 실측에 166시간÷3시간=55일로서 무려 55일이 소요되는 신속성 결여의 문제점을 해결할 수 없는 것이다. 즉 이와 같은 간단한 예에서도 사고에 접하지 않는 한 1개 유지보수팀이 같은 장소를 검측하게 되는 것은 최소한 55일 후에야 가능하다는 것이다. 더욱이 아날로그냐 디지털이냐를 불구하고 전차선의 마모 검측에서는 전차선의 위아래로 측정기를 일일이 끼워가면서 측정해야 하므로 정밀한 검측일수록 그 시간의 지연은 더 늘어나게 된다.

나아가 도 8의 강체전차선에서 체결구(203b)가 궤도를 따라 25 Cm 간격으로 촘촘히 설치되어 있음을 예로 든 것은 전차선이 T바(202b의 끝단) 쪽으로 밀려 올라가지 않도록 견고히 결속하기 위한 것인바, 만약 전차선이 마모된 상태(도 10)에서 체결구(203b)가 느슨해지면 팬터그래프(301)가 슬라이딩 될 때 마모한계선(B)을 현저히 넘어 접동불완전 사고로 이어질 수 있다. 그러나 팬터그래프의 양력이 가해지지 않은 평상시 실측에서 이는 나타나지 않는바, 전차선의 마모 검측에서 이 분야는 미개척분야이다. (본 발명의 명세서에서 접동불완전 사고, 혹은 접동불완전이라 함은 팬터그래프에 전차선이 밀착 접동되지 않음에 기인한 스파크, 충격 또는 롱이어에 수전부가 닿아서 실질적으로 전차선에 제대로 접동되지 않게 되는 현상을 포괄적으로 의미한다.)

구체적인 설명을 생략하고 본론만 간추린 것이 도 9와 도 10이다. 즉 도 9는 마모한계선(B)에 이르지 않은 전차선(204)에 팬터그래프의 수전부(301)가 접촉될 때의 단면도를 나타낸 것이고, 도 10은 마모한계선(B)에 이른 전차선(204)에 팬터그래프의 수전부(301)가 접촉될 때의 단면도를 나타낸 것으로서, 팬터그래프의 수전부와 롱이어의 간격이 도 9 보다 도 10에서 훨씬 가까움을 알 수 있다. 따라서 도 10에서 계속 마모되면 그 다음은 롱이어와 수전부가 접촉되고 마는 것이므로 그 이전에 마모 여부를 감지하여 대응 조치를 하는 것은 매우 중요하다.

무릇, 전차선의 마모 여부를 판단하고 조치하는 방법에 대하여는 현장에서 휴대형 측정기구로서 일일이 수동으로 검측하는 방법 외에도 다른 방법이 있을 수 있는바, 본 발명의 기술적 사상은 이를 반자동 내지는 전자동으로 혁신하는 검측 방법이다. 특히 본 발명은 센서를 전차선 측에 고정 설치하거나 이동하는 팬터그래프 측에 설치하는 구성방식을 제공함으로써 인력측정기구가 아닌 센서측정으로 전차선의 상태 검사가 가능토록 연구된 것이다.

상기 배경기술에서 설명한 애자(201), T바(202a, 202b), 롱이어부(203a, 203b), 전차선(204, 104) 등은 대체 구성 및 권리가 미치는 범위를 나타내기 위하여 각각 다음과 같은 상위개념의 용어로 표현될 수 있는바 편의상 명세서의 상세한 설명에서는 이를 혼용하기로 한다.

- 애자(201) : 터널 천정에 고착된 ‘절연부’

- 상기 애자(201)는 전차선의 궤도를 형성하는 선로를 따라 복수개로 배열할 수 있으므로, 이를 간결하게 단축하여 ‘복수의 절연부’로 통칭 표현될 수 있다.

- T바(202a, 202b) : 상기 절연부에 설치되어 전동차의 선로에 대응되는 공중 궤도를 형성한 ‘가공틀’

- 롱이어부(203a, 203b) : 전동차의 전력공급용 가공도체를 상기 가공틀에 결속한 ‘결합부’

- 전차선(204) : 전동차의 전력공급용 ‘가공도체’

- 수전부(301) : 전동차의 전력을 수전하기 위하여 팬터그래프에 설치된 ‘접촉도체’

- 팬터그래프(300) : 전력 수전용 수전부(301)를 전차선에 접촉 또는 전차선마모 검측용 센서어레이(1001)를 전차선에 근접시키기 위하여 전동차의 지붕에 설치된 ‘양력기구부’

- 접촉도체기구(302) : 상기 수전부(301) 또는 센서어레이(1001)를 기구적으로 지탱하기 위하여 상기 양력기구부의 위 부분에 설치되는 ‘기초상판’

- 강체전차선 : 지하터널 내지 지상터널 등에서 천정 등 건물에 고착되는 전차선으로서의 ‘고착 형태의 전차선’

- 카테나리전차선 : 노천상태 내지 터널구간 등에서 조가선에 의해 유연성을 가지며 지탱되는 전차선으로서의 ‘현수 형태의 전차선’

- 전차선 구조물 : 전차선 및/또는 전차선을 지탱하고 절연시키기 위하여 전차선에 연결된 일련의 구조물, 즉 카테나리전차선(현수 형태의 전차선)의 경우는 전차선의 하중을 지지하고 가설높이를 유지하는 조가선(messenger wire, 102) 및 드로퍼(dropper, 103)와, 전차선의 하중을 분담하며 상하 진동과 밀어올림 충격을 완충시키는 스테디암(steady arm, 105)과 이들을 결속하기 위한 각종 체결구 등의 부속자재를 포함하며, 강체전차선(고착 형태의 전차선)의 경우는 터널 천정으로부터의 철가(200)에 고착된 애자(201), 애자(201)에 결합되는 T바의 수평부재(202a)와 수직부재(202b), T바를 사이에 두고 전차선의 양측면에서 감싸서 요철 부위를 통해 전차선을 결속하는 롱이어(long ear), T바를 사이에 두고 2개 1조인 롱이어를 일정간격으로 횡측에서 관통하여 조이는 체결구(203b) 및 그에 따른 부속자재를 포함한다.

본 발명의 제1목적은 운행 속도로 전차선의 마모를 검측 및 나아가 그 감지정보를 원격으로 전송토록 하는 기술적 구성을 제공하여 종래의 신속성 결여의 문제점을 해결코자 함에 있다.

본 발명의 제2목적은 전차선에 설치하는 구성과 전동차에 설치하는 구성을 취사선택 활용할 수 있도록 다양한 기술적 구성을 제공코자 함에 있다.

본 발명의 제3목적은 전차선의 마모 형상뿐만 아니라 나아가 전차선의 결합기구에 대한 안정성도 검측할 수 있는 기술을 제공코자 함에 있다.

본 발명의 제4목적은 강체전차선은 물론 카테나리전차선에도 활용될 수 있는 기술적 구성을 제공코자 함에 있다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제1실시예에 따른 전차선 상태 검사 장치는: 전동차의 전력공급용 가공도체를 결속한 전차선 구조에 있어서, 센서의 감지용 팁을 상기 가공도체의 마모한계선 감지로서 위치시킨 가공도체마모센서부와 가공도체마모센서부에서의 출력을 감지신호로서 변환 출력하는 변환부와 변환부로부터의 감지신호를 이동하는 차량에서도 인지 가능한 식별신호로 표시하는 디스플레이부로 연결하여서 되는 구성을 특징으로 한다.

또한 상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제2실시예에 따른 전차선 상태 검사 장치는: 상기 전차선 구조에 있어서, 상기 가공도체의 체적두께를 투시하는 광학센서의 탐침을 마모한계선 감지로서 위치시킨 가공도체마모센서부와 그 출력을 감지신호로서 변환 출력하는 변환부와 신호변환부로부터의 출력을 이동하는 차량에서도 인지 가능한 식별신호로 표시하는 디스플레이부를 연결하여서 되는 구성을 특징으로 한다.

이때 상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 상기 제1실시예 내지 제2실시예에서, 다양한 디스플레이 수단과 경보 수단을 제공한다.

또한 상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제3실시예에 따른 전차선 상태 검사 장치는: 데이터통신망과 모니터부에 연동하기 위하여 상기 가공도체의 마모상태를 감지정보로 제공하는 일측 센서장치의 구성에 있어서, 상기 가공도체마모센서부와 데이터전송부로 구성되어서 그 출력이 원격정보 제공용 센서장치의 출력으로 되는 구성을 특징으로 한다.

또한 상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제4실시예에 따른 전차선 상태 검사 장치는: 상기 가공도체마모센서부와 상기 데이터전송부로서 구성된 센서장치를 복수개로 연결하기 위하여 구성되는 일측 모니터 장치에 있어서, 복수개로 연결된 센서장치로부터의 감지정보를 수신하는 데이터통신망과 데이터통신망을 통해 수신된 감지정보를 해석하여 라우팅 또는 디스플레이 하는 모니터부;로서 된 구성을 특징으로 한다.

이때 상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 상기 제3실시예 내지 제4실시예에서, 상기 가공도체마모센서부는 전동차의 접촉도체의 접근 위치로서 전차선의 마모 여부를 검출하도록 구성할 수 있으며, 상기 가공도체의 체적두께를 광학적으로 투시하는 광학센서의 탐침을 마모한계선의 감지로 위치시킨 구성을 채택할 수도 있다. 상기 가공도체마모센서부는 가설된 가공도체의 궤도를 따라서 복수개로 배열 설치되는 구성을 채택할 수 있다.

이때 상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 상기 제3실시예 내지 제4실시예에서, 상기 가공도체마모센서부와 데이터전송부의 연결에는 가공도체마모센서부로부터의 신호를 패킷데이터 신호로서 변환하는 변환부를 개재하여서 연결된 구성 등을 포함할 수 있으며, 또한 상기 데이터전송부의 연동에는 감지신호를 저장하고 주소를 부가한 감지정보로서 전송하는 변환부의 구성을 포함할 수 있고, 또한 신호를 전송할 때는 자발적으로 전송하거나 질문펄스가 있을 때 데이터통신으로 감지정보를 응답 전송하는 구성으로 실시될 수도 있다.

또한 상기 데이터전송부는 리세트의 스위치 혹은 초기값으로 복귀되는 자동 리세트의 구성을 구비하거나 원격지령에 의하여 주소설정, 초기값 리세트 또는 설정된 시간을 변경하도록 구성될 수 있다. 또한 상기 데이터전송부는 감지신호가 발생될 때 램프, 음향 또는 RF로서 인지시키는 식별신호가 함께 발생하도록 구성될 수 있다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제5실시예 내지 제7실시예는 상기 제1실시예 내지 제4실시예의 상위개념 용어로서 재 표현하는 구성을 나타낸다.

또한 상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제8실시예에 따른 전차선 상태 검사 장치는: 전동차의 지붕으로부터 전차선의 사이인 양력기구부에 위치하고 전차선 궤도에 대한 횡방향으로서 적어도 팬터그래프의 수전부의 가로범위로 전개되며 제어신호에 따라 상기 양력기구부에서 전차선 구조물의 높이를 측정하도록 설치되는 센서어레이부와 이에 연동되는 센서어레이제어부와 센서어레이부에 의하여 측정된 전차선 구조물의 높이 데이터를 수신하여 데이터신호로 변환하는 데이터처리부와 데이터처리부로부터의 출력으로서 전차선 구조물의 높이를 표시하는 모니터부;로서 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제9실시예에 따른 전차선 상태 검사 장치는: 상기 센서어레이부와 센서어레이제어부와 데이터처리부를 연동하되, 복수개의 데이터로서 횡측, 종축, 및 수직축을 결합한 입체적 표현이 가능토록 모니터 하는 모니터부;로서 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제10실시예에 따른 전차선 상태 검사 장치는: 상기 센서어레이부와, 센서어레이제어부와 데이터처리부를 연동하는 외에 전동차의 위치를 연산할 수 있도록 주행상황정보를 수신하는 상황정보수신부를 더 연결하여서 횡측, 종축, 및 수직축을 결합한 입체적 표현에 위치표시를 더 부가하여 모니터 하는 모니터부;로서 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 제8실시예 내지 제10실시예에서 상기 센서어레이부는 전차선 궤도에 대한 횡방향으로서 적어도 팬터그래프의 수전부의 가로범위로 전개되며 상기 센서어레이제어부는 스위프제어 구성을 더 포함할 수 있다.

또한 상기 제8실시예 내지 제10실시예에서 상기 센서어레이부, 센서어레이제어부, 데이터처리부 또는 모니터부에는 복수의 센서에 대한 특성의 차이를 정렬하는 교정구성을 포함할 수 있다. 나아가 상기 전차선 구조물에는 센서어레이부의 높이 측정 대상으로서의 반사체를 보강 설치하는 구성을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

1. 수작업으로 그때마다 검사하지 않고 이미 표준적으로 만들어진 센서로부터의 반복적인 감지 결과를 식별신호로서 확인하는 것만으로 전차선 마모 여부의 검측이 가능하다. 따라서 안정된 표준측정으로서의 정확성 및 이동하면서 육안으로 간단히 확인 가능한 점검의 신속성이 확보된다.

2. 나아가 인력이 현장에 직접 출동하지 않고도 네트워크를 이용하여 전 구간 전차선의 마모상태를 감지정보로서 즉각적으로 모니터링 할 수 있는 통합관제의 효과가 있다.

3. 평상 운행중인 전동차에서도 각 센서의 감지 여부를 육안으로 또는 통신을 통해 인식할 수 있으므로 점검과 운용을 같은 차량에서 행할 수 있다.

4. 인력으로는 도저히 검측 불가능하던 팬터그래프 집전 상태에서의 마모 여부 검측, 즉 동적 상태에서의 전차선 마모 여부를 검측할 수 있고 이를 통해 전차선을 결속하는 기구물의 유동 여부까지도 검측되는 등의 다기능 효과가 있다.

5. 인력으로 정기적으로 반복 계측하는 것과 달리 한 번의 설치로서 그 후부터는 계속적인 자동검측이 가능하므로 생력화를 기할 수 있다.

6. 고압선에 직접 접촉하지 않고 검측할 수 있어 수작업에서의 불의의 감전사고를 예방할 수 있다.

7. 고정 센서 방식에서는 규격화된 설치공법과 가장 양호한 상태로 측정자세를 유지하는 표준검측을 통해 개인오차 없는 정확한 마모 여부의 검측이 가능하다.

8. 이동 센서 방식에서는 하나의 설비로 전 구간 전차선을 검측할 수 있는 고효율성 효과가 있다.

9. 이동 센서 방식에서는 센서어레이를 통한 외곽 본을 떠서 이를 데이터화 하므로 영상검측에 비하여 데이터량이 대폭 축소되고, 따라서 전구간 전차선의 상시 전수조사가 가능하다.

10. 이동 센서 방식에서는 전차선은 물론 롱이어와 체결구의 형상까지도 검측할 수 있어 전차선 기구물의 안전성을 동시에 검측할 수 있는 효과가 있다.

11. 이동 센서 방식에서는 반사판을 부가하여 더욱 안정된 측정 및 카테나리전차선까지도 안정되게 측정할 수 있게 하며, 나아가 다량의 반사판을 제조 공급하는 산업적 부가가치도 제공한다.

도 1 및 도 2는 카테나리전차선 방식을 도시한 도면 및 사진
도 3 및 도 4는 강체전차선 방식의 사진
도 5는 전동차의 팬터그래프를 형상적으로 도시한 도면
도 6 및 도 7은 강체전차선이 T바에 의해 고착 결속되는 구조의 일례를 단면도 상에서 설명하기 위한 도면
도 8은 상기 도 6 및 도 7을 횡단면도로 도시한 도면
도 9 및 도 10은 정상적인 전차선 및 마모상태의 전차선에 팬터그래프의 수전부가 접동될 때를 도시한 단면도
도 11 및 도 12는 본 발명의 제1실시예를 설명하기 위한 블록다이어그램
도 13 및 도 14는 본 발명의 센서 설치 구조를 횡단면도로 나타낸 도면
도 14는 본 발명의 센서 보호용 슬리브의 일례를 나타낸 횡단면도
도 15 및 도 16은 본 발명의 변환부 및 디스플레이부를 설명하기 위한 블록다이어그램
도 17 및 도 18은 본 발명의 제2실시예에 따른 전차선 상태 검사 장치를 나타낸 도면
도 19는 본 발명의 제3실시예인 센서장치 전송부를 도시한 블록다이어그램
도 20은 본 발명의 제4실시예인 모니터 장치를 도시한 블록다이어그램
도 21 내지 도 25는 본 발명의 제8실시예를 도시한 센서부 설치의 단면도 및 회로적인 블록다이어그램
도 26은 본 발명의 제9실시예를 도시한 블록다이어그램
도 27 및 도 28은 본 발명의 제8실시예 내지 제10실시예에서의 모니터 화면을 나타낸 일례
도 29는 본 발명의 제10실시예를 도시한 블록다이어그램
도 30은 본 발명의 일실시예인 스위프제어부를 설명하기 위한 블록다이어그램
도 31 및 도 32는 본 발명의 제8실시예 내지 제10실시예에 보조 장치로서 부가되는 일례의 반사판을 도시하고 설명하는 도면

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 같은 맥락으로서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐, 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점이나 실시시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 본 발명은 오히려 더 많은 형태로 실시될 수도 있어 당업자의 이해를 도운다는 전제 하에 필요에 따라서는 이하 게시하는 실시의 내용들에서 일부 내용이 추가될 수도 있다.

도 11 및 도 12는 본 발명의 제1실시예를 설명하기 위한 블록다이어그램이다. 먼저 도 11에 따르면 상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제1실시예에 따른 전차선 상태 검사 장치는:

터널 천정에 고착된 복수의 절연부에 설치되어 전동차의 선로에 대응되는 공중 궤도를 형성한 가공틀(202b)과 결합부(203a)로서 전동차의 전력공급용 가공도체(204)를 결속한 전차선 구조에 있어서,

상기 가공도체를 슬라이딩하는 전동차의 접촉도체(301)의 접근 위치로서 전차선의 마모 여부를 검출하도록 상기 가공틀(202b)에 설치되는 브래킷(402a)을 구비하면서 상기 브래킷에 수용되어서 감지용 팁(401-1)을 상기 가공도체의 마모한계선(B) 감지로서 위치시킨 가공도체마모센서부(400)와;

상기 가공도체마모센서부에서 마모상태를 인지한 때에 이를 마모 감지신호로서 변환 출력하는 변환부(500)와;

상기 변환부로부터의 마모 감지신호를 받아서 이동하는 차량에서도 인지 가능한 식별신호로 표시하는 디스플레이부(600)를; 연결하여서 되는 구성을 특징으로 한다. 가공틀(202b)에 설치한다 함은 결합부(203a)에 밀착 설치한다는 것과 같은 의미를 지닌다.

여기에서 전차선 구조, 즉 가공틀, 결합부, 가공도체 등은 이미 설명한 바 있으므로 이제부터 설명에서는 생략하고 나머지 부분에 대하여 순차적으로 설명하기로 한다.

상기 가공도체마모센서부(400)는 팬터그래프가 마모한계선(B)까지 접근하는지를 검출하는 것인데, 마모센서(401)의 감지용 팁(401-1)을 마모한계선(B)의 위치에 고정시킨 본 발명의 센서 설치 구조에서는 전차선이 마모한계선(B)까지 닳은 경우, 도 12에 도시한 것에서 보듯이 팬터그래프의 수전부(301)가 슬라이딩 될 때 마모센서(401)의 감지용 팁(401-1)에 닿거나 닿은 것에 간주되어서 출력이 나타나는 작용을 하게 된다.

따라서, 마이크로스위치 혹은 접촉스위치로서 마모센서(401)를 구성할 경우는 감지용 팁(401-1)을 통해 직접 접촉으로 감지되며, 정전용량형 혹은 자기유도형의 근접센서로 마모센서(401)를 구성할 경우는 감지용 팁(401-1)으로 직접 접촉하지 않지만 근접된 상태로서 동일한 작용의 출력을 얻을 수 있다. 또한 근접센서로는 광반사 혹은 초음파반사를 이용한 거리센서로 대체될 수도 있으며, 직접 접촉으로 감지하고자 하는 구성에서도 압력센서 혹은 팬터그래프의 수전부로서 피드백되는 전기적인 접촉을 역으로 감지하여 이를 센서로 활용하는 등의 대체 구성이 있을 수 있다.

그러므로, 본 발명의 일실시예로서 감지용 팁(401-1)을 마모한계선 감지로 위치시킨다 함은 상기와 같은 다양한 대체 구성에 불구하고 마모한계선에서 출력 상태가 바뀌도록 감지용 팁(401-1)의 위치를 설정하여 전차선 구조에 고정 설치하는 기술적 사상이다라는 의미인 것이다.

여기서, 상기 가공도체마모센서부(400)의 일실시예로서 마모센서(401)를 설치하는 구조는, 상기 가공틀(202b)과 결합부(203a)를 결속하는 체결구(203b)를 이용하여 가공틀(202b)에 고착시키는 브래킷(402a, 402b)에 수용되어서 감지용 팁(401-1)이 마모한계선에 위치하도록 하는 것이 바람직하다. 이에 관한 브래킷 수직부(402a)는 결합부(203a)의 일측에 밀착되어서 함께 체결구(203b)에 의하여 결속되는 평판(plate)이며 브래킷 수평부(402b)는 그와 같이 결속된 후 팬터그래프의 접촉도체(301)가 스치고 지나가는 충격에도 수평측으로 움직이지 않도록 하는 보호용 앵글(angle)이다. 즉 체결구(203b)에 의하여 결속된 후에는 팬터그래프가 마모센서(401)의 감지용 팁(401-1)을 스치고 지나가더라도 앵글(402b)로 인하여 평판이 움직이지 않도록 한 것이다.

상기 가공도체마모센서부(400)의 마모센서(401)로서 채택될 수 있는 접촉스위치는 상기 수전부(301)가 스치고 지나갔는지 여부를 스위칭 혹은 저항값 변화로서 검출할 수 있는데, 이때 감지용 팁(401-1)은 접촉 여부를 감지하는 촉수에 해당하므로 전차선의 마모한계인 0.5mm를 검출하기 위하여는 최소한 ±0.1mm급 정밀도 이상의 촉수 특성이 바람직하다.

다만, 기계식 센서로서 이와 같은 고정밀 가공도체마모센서부(400)를 구성함에 있어서 가공도체가 마모한계선에 이르게 되면 팬터그래프의 접촉도체가 수시로 상기 가공도체마모센서부의 감지용 팁(401-1)을 스치고 지나갈 것이므로, 이에 대비하여 접촉에 관한 보호용 완충부(401-1a)를 브래킷(402a)에 더 구비하여 접촉도체(301)가 직접 감지용 팁(401-1)을 건드릴 것이 아니라 완충부인 슬리브를 접촉하면 완충부(401-1a)가 감지용 팁(401-1)에 그 접촉작용을 전달하는 구조, 즉 중개용 슬리브(401-1a)를 개재하는 것이 더 안전하다(도 14 참조). 물론 감지용 팁(401-1)에는 베어링 부재 내지 충격흡수용 탄성부가 구비되면 직접 접촉할 때도 충격이 최소화 되므로 이를 이용하는 구성도 있을 수 있다.

전차선(204) 구조에서 위와 같은 가공도체마모센서부(400)의 작용을 좀 더 상세히 설명한다.

먼저, 마모센서(401)는 도 12와 같이 마모한계선(B)에 이르지 않은 상태, 즉 도 11과 같은 정상적인 체적두께인 전차선(204)에서는 출력을 발생하지 않는다. 이는 도 11에서 전차선의 체적두께가 정상범위(C선 내지 B-C선의 사이)에 있으므로 팬터그래프의 접촉도체(301)가 마모한계선(B선)까지 가까워 질 수 없고 따라서 마모한계선(B선)에 이르지 않는 한 감지용 팁(401-1)에는 어떠한 영향도 주지 않아 마모센서(401)는 출력을 발생하지 않는다.

다음으로, 가공도체가 마모한계선(B)에 이르게 되면, 도 12에서 보듯이 자연히 가공도체(204)를 슬라이딩 하는 접촉도체(301)도 마모한계선(B)까지 접근하게 되므로, 이때 마모센서(401)의 감지용 팁(401-1)은 상기 접촉도체가 스쳐지나가는데 따라 마모한계선(B)에 접근한 기간동안 출력을 발생하게 된다.

도 13 및 도 14는 상기 마모센서(401)가 상기 전차선 결속 구조인 가공틀(202b) 내지 결합부(203a, 203b)를 이용하여 설치되는 구조를 횡단면도로 나타낸 도면이다. 도 13에서 보듯이 브래킷 수직부인 평판(402a)은 체결구(203b)에 의하여 가공틀(202b) 및 결합부(203a)에 결속되고 브래킷 수평부인 회전방지용 앵글(402b)에 의하여 접촉도체(301)가 슬라이딩 하더라도 직립성을 유지하는 구조를 이루게 된다. 도 13에서 (403)은 마모센서(401)를 브래킷 수직부(402a)에 수용하여서 결속시키는 고정밴드로서 감지용 팁(401-1)의 높낮이를 교정하여 세팅하는 구성을 포함할 수 있다.

도 14는 브래킷 수직부(402a)에 가동형 슬리브(401-1a)를 부가하여 감지용 팁(401-1)을 보호하는 완충부의 역할을 수행토록 한 것을 나타낸다. 완충부인 슬리브(401-1a)가 있을 경우 비록 기계식 센서라 하더라도 감지용 팁(401-1)이 마모한계선(B)까지 내려오지 않아도 되므로 완충부가 없을 때보다 마모센서가 팬터그래프의 슬라이딩 충격으로부터 더 보호됨을 알 수 있을 것이다.

한편, 도 13 및 도 14의 단면도에서는 상기 마모센서(401)를 수용하는 브래킷(402)이 일정한 방향, 즉 도 14에서 전면인 한 쪽으로만 설치되거나, 혹은 도 14의 전면과 배면의 양 측면(도 11 및 도 12와 같은 종단면도에 의하면 좌, 우에 해당됨)에 설치될 수 있다. 양 측면에 설치될 경우는 전차선의 마모 편위까지도 측정할 수 있는 것이어서 가장 바람직하지만, 이 경우 센서의 설치비가 2배로 들어가게 되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 일실시예로서는 이를 교호적으로 양 측면에 설치하는 구성도 제시하는바, 전차선의 궤도에서 본 종단면도로 표현할 경우는 좌 및 우 측에 교호적으로 마모센서를 설치하는 구조로 되므로, 결국 같은 마모센서의 수량으로서 편위까지도 검측하는 효과로 되는 것이다. 마모센서를 양 측면 또는 좌우 교호로 설치하는 구조는 도시 생략되었지만, 설명만으로 충분히 이해할 수 있을 것이다.

여하튼 상기와 같은 설명으로부터 전차선과 함께 위치한 마모센서가 팬터그래프의 근접작용을 통해 전차선의 마모 여부를 정확히 계측하는 원리를 이해할 수 있었을 것이며, 이러한 구성의 원리가 “상기 가공도체를 슬라이딩하는 전동차의 접촉도체의 접근 위치로서 전차선의 마모 여부를 검출하도록 상기 가공틀에 설치되는 브래킷을 구비하면서 상기 브래킷에 수용되어서 감지용 팁을 상기 가공도체의 마모한계선 감지로서 위치시킨 가공도체마모센서부”에 상당하다. 도 11 및 도 12에서 전차선에 설치되는 기구부 및 센서의 전기적인 블록다이어그램은 도 15 및 도 16에 나타내었다.

도 11 및 도 12로 되돌아와서 변환부(500)와 디스플레이부(600)에 대하여 설명한다.

먼저 도 12와 같은 전차선의 마모상태, 즉 도 11에서의 (A-C) 높이가 도 12에서의 (A-B)로 줄어든 상태에 있어서 팬터그래프가 접동되어 지나가면 도 12의 가공도체마모센서부(400)는 팬터그래프의 수전부(301)가 접근한 접동(sliding)기간 동안만 출력을 발생하는데, 이 출력은 전동차의 주행속도에서 센서에 접촉되는 찰나적인 시간에 일어나게 된다. 또한 그 출력은 저항값의 변화이거나 스위치의 개/폐로 된 다양한 형태로 나타날 수 있는바, 그 측정의 결과 그대로 점검자 내지 검측자가 마모 여부를 판단하는 것은 거의 불가능하다.

도 11 및 도 12에서의 변환부(500)는 우선 이를 전기적인 신호로 변환한다. 즉 스위치의 다양한 감지결과를 전기적인 신호로 변환하는 기능을 수행한다. 예를 들어 터치스위치인 경우 기계적인 스위치 개폐의 충격을 전기적인 on 또는 off로 출력을 발생하는 것을 말한다. 전기적인 접점 전환에 따른 출력전압 유무로 발생하는 것이 이에 상당한 한 예라고 이해하면 좋을 것이다.

다음으로 변환부(500)는 시간적인 변환을 실시한다. 여기서 시간적인 변환이라 함은 앞서 언급한 바의 찰나적인 신호의 변화를 장시간 유지하는 형태의 타이머이거나, 일정기간 저장하는 메모리 형태로 될 수 있다. 여기서 시간적인 변환의 목적과 기능은 마모상태로 인지하였을 경우 그 후 일정기간동안 디스플레이가 유지되어 점검자 내지는 전동차 운행자가 이를 알 수 있도록 감지된 결과를 장시간 유지하는 것이다. 여기서 장시간이라 함은 인간이 느낄 수 있는 범위로서의 순간 표시로부터 수일간의 표시를 포괄하는 것이므로 특별히 기간을 한정하지는 않는다.

이상과 같은 감지센서의 구조를 통해 점검자가 현장에 있든 없든 전동차가 운행하는 한 자동적인 전차선마모 여부를 검측하게 되는 것으로, 특히 최초 설치된 규격을 통해 인력의 추가적인 현장투입 없이도 자동으로, 개인오차도 없는 검측이 가능하게 된다. 나아가 그 결과는 이하 도 15, 도 16 등과 같은 전기적인 구동부에 결합되어 점검자에게 신속히 제공하게 되는 바, 종래의 수동계측이나 종래의 점검차량을 이용한 계측 어디서도 얻을 수 없던 정확성과 신속성을 얻게 되는 것이다.

이에 관한 도 15는 상기 가공도체마모센서부의 감지결과로서 점검자에게 인지(cognition) 정보를 제공하는 변환부(500) 및 디스플레이부(600)를 설명하기 위한 블록다이어그램이다.

즉 본 발명에서 변환부(500) 및 디스플레이부(600)의 제1실시예는, 상기 가공도체마모센서부가 마모상태를 인지한 때 이를 저장 후 설정된 기간동안 유지하는 타이머(501)와; 필요시 인력으로 디스플레이 상태를 리세트 하는 리세트부(502)와; 타이머의 출력을 받아 이동하는 차량에서도 식별되는 정보로 변환 출력하는 경보발생부(601);를 연결하여서 구성된 것이다.

여기서 상기 가공도체마모센서부가 마모상태를 인지한 때라 함은 순간적인 팬터그래프의 접촉으로 감지용 팁(401-1)이 반응하고 그 결과로 가공도체마모센서부(400)가 전기신호(401)를 발생한 것을 말하며, 저장한 후 설정된 기간동안 유지하는 타이머(501)라 함은 그와 같은 순간적인 트리거(trigger) 신호를 사람이 인식할 수 있는 기간동안 유지하도록 시간적으로 변환함을 말한다.

또한 타이머의 출력을 받아 이동하는 차량에서도 식별되는 정보로 변환 출력하는 경보발생부(601)라 함은 본래 전기적인 신호로서 감지되는 결과는 인간이 형상적으로 알 수 없으나, 이를 램프, 음향 또는 RF신호로 변환하여 전달할 경우 인간이 비로소 인식하게 되는바 이를 위하여 신호의 종류를 달리하고 나아가 거리가 떨어진 곳에서도 인식하도록 변환 및 출력하는 구성을 말한다. 여기서 RF신호라 함은 송신기로 송출하면 수신기로서 인식하는 구성을 포괄하는 용어이다.

이를 작용적으로 종합하자면 상기 팬터그래프의 접근을 감지하도록 구성된 구조(402)로서 가공도체마모센서부(400)가 마모상태 여부를 인지하면 그 결과는 타이머(501) 등의 수단으로서의 변환부(500)에서 전기적으로 변환 저장되고 경보램프(601) 등 디스플레이부(600)에서 인지신호로 나타나는바 결국 찰나적인 마모센서의 결과가 인간이 인식할 수 있는 점멸 램프, 칼라 점등, 삐-뽀- 음향 또는 무선 경보신호로서 차량 등에서 점검자가 알 수 있도록 하는 것이다.

여기서 리세트부(502)는 타이머의 기능을 정지시키는 것으로, 주로 마모한계선(B)에 감지용 팁(401-1)을 설치할 때 온-오프 시험을 위하여 또는 이하 후술하는 원격조정에서 사용된다. 그러나 필수적으로는 이를 삭제하여 구성될 수도 있다.

도 16은 도 15의 변환부(500) 및 디스플레이부(600) 구성을 확장하여서 실시한 일례로서, 상기 도 15에서의 타이머(501)가 디스플레이부(600)를 직접 구동하는 것이 아니라, 일단 타이머(501)에 저장, 즉 타이머를 구동한 상태로 유지하다가, 외부로부터의 요구가 있는지를 해석하는 질문펄스수신부(503)의 결과에 따라 디스플레이부(600)가 비로소 작동되도록 구성한 것이다. 즉 전동차가 운행하지 않거나 점검자가 살피지 않을 때 경보를 발생하는 것은 무의미하므로, 점검자가 질문펄스로 요구를 했을 때에 한하여 경보를 발생하는 구성으로서 작동 소모전력을 절감하고 소음이나 잡음을 줄이는 효과가 있다.

이와 같은 도 15 내지 도 16의 구성에 의하여 점검자는 전동차를 타고 주행하면서 RF로 전달되는 실내의 모니터로 혹은 특정한 삐-뽀- 등의 음향으로 혹은 가공도체마모센서에 취부된 특정한 램프의 점멸 신호로서 간단하게 전차선의 마모 여부를 검측할 수 있게 되는 것이다. 특히 이는 ①팬터그래프의 양력까지 감안된 실측치이고 ②주행하는 전동차에서의 점검자가 그 결과를 순간적으로 확인할 수 있으며, ③비교적 저렴한 단일 센서로 시설이 가능하다는 점에서 효과가 있다.

위에서 설명한 기술적 원리는 “상기 가공도체마모센서부에서 마모상태를 인지한 때에 이를 마모 감지신호로서 변환 출력하는 변환부와; 상기 신호변환부로부터의 마모 감지신호를 받아서 이동하는 차량에서도 인지 가능한 식별신호로 표시하는 디스플레이부;”에 상당하다.

다음으로, 본 발명의 제2실시예에 따른 전차선 상태 검사장치를 상기 도 17 및 도 18로 나타낸다.

즉 도 17 및 도 18에 따르면, 터널 천정에 고착된 복수의 절연부에 설치되어 전동차의 선로에 대응되는 공중 궤도를 형성한 가공틀(202b)과, 결합부(203a)로서 전동차의 전력공급용 가공도체(204)를 상기 가공틀(202b)에 결속한 전차선 구조에 있어서,

상기 가공도체의 체적두께를 광학적으로 투시하여 전차선의 마모 여부를 검출하도록 고정용 브래킷(402a)에 수용되어 상기 가공틀(202b)에 설치되는 광학센서의 탐침(401-2)을 마모한계선(B) 감지로서 위치시킨 가공도체마모센서부(400)와;

상기 가공도체마모센서부(400)에서 마모상태를 인지하였을 때 이동하는 차량에서도 인지 가능한 식별신호로 표시하는 디스플레이부(600)를; 연결하여서 구성된 것을 특징으로 한다.

가공도체마모센서부(400)의 일실시예인 광학센서의 탐침(401-2)을 제외한 모든 구성은 도 11 및 도 12와 같으므로 나머지 부분은 상기 제1실시예의 설명을 원용하기로 하고 “상기 가공도체의 체적두께를 광학적으로 투시하여 전차선의 마모 여부를 검출하도록 고정용 브래킷(402a)에 수용되어 상기 가공틀(202b)에 설치되는 광학센서의 탐침(401-2)을 마모한계선(B) 감지로서 위치시킨 가공도체마모센서부(400)”에 대하여 설명하기로 한다.

우선 도 17에서 가공도체(204)는 통상적인 두께 즉 정상상태일 때는 (A-C)의 두께를 갖지만 마모상태에 달한 경우 (A-B)로 되는 것은 앞서 설명과 같다.

여기서 상기 광학센서의 탐침(401-2)은 레이저 송신기로서 투시한 광선(401-2a)의 일부가 거친 표면의 가공도체(204)로부터 산란되어 수신측으로 되돌아오는 신호 여부로 측정하는 원리로 이루어진다. 바람직한 방법은 송신측에서는 특정한 코드로 송신하고 수신측에서 이를 해석할 경우 잡음으로부터 영향을 받지도 않게 된다. 나아가 이는 원리적으로 팬터그래프의 근접 여부와 무관하므로, 모든 전차선의 상태를 원격으로 상시 감시하는데 극히 효율적인 구성으로 된다.

이를 위하여 광학센서의 탐침(401-2)의 초점은 상기 가공틀(202b)로부터 혹은 가공틀(202a)로부터 가공도체를 향하되 마모한계선(B)을 향해 집중적으로 투사된다. (바람직하게는 팬터그래프에 닿지 않는 범위 내에서 가공도체와 90°에 근접되는 측면에서 투사하는 것이 유리하다.)

이와 같이 투사된 상태에서 가공도체가 정상적인 두께라면 당연히 광학적 센서의 탐침에 포함된 수신부는 도 17에서의 가공도체(204) 체적의 거친 표면으로부터 반사 수신되는 송신 레이저 광(401-2a) 중 일부를 수신할 것이고, 마모한계선(B)을 초과한 것이라면 도 18의 송신레이저(401-2c)로 보듯이 당연히 투과되어 반사되는 수신신호는 없거나 극히 미약하게 된다. 즉 도 18은 광학센서의 탐침에서 발사된 레이저 광(401-2c)이 전차선에 닿지 않고 통과해버리는 현상을 나타낸 것으로, 이에 따라 레이저광의 경계를 마모한계선에 위치시키면 전차선의 마모에 따라 반사되는 신호의 크기가 줄다가 어느 때부터는 기준 이하로 현저히 줄어들게 되는 것이다. 기준치 이하로 줄어들면 이를 받아서 변환부(500)를 작동시키는 원리는 앞에서 설명한 것에서 이해할 수 있을 것이다.

이하 나머지 전제부, 변환부(500) 및 디스플레이부(600)의 구성은 앞서 제1실시예와 동일하므로 설명을 생략한다.

상기 제1실시예와 제2실시예에서 가공도체마모센서부(400)는 전차선의 궤도, 즉 전동차의 진행방향에 상당하는 선로상 위치에 일정 간격을 두어서 배치하는 구조로 복수개의 센서로 설치되는 구성이 바람직하다.

도 19는 상기 제1실시예 내지 제2실시예와 관련되는 구성으로서 본 발명의 제3실시예인 센서장치 전송부를 도시한 블록다이어그램이다. 도 19에 따르면 본 발명은:

복수의 센서장치로부터 감지정보를 수신하는 데이터통신망(701)과 상기 데이터통신망을 통해 수신된 감지정보를 해석하여 디스플레이(703)하는 모니터부(700)에 연동하기 위하여 전동차의 전력공급용 가공도체의 마모상태를 감지정보로 제공하는 일측 센서장치의 구성에 있어서,

상기 가공도체를 지탱하는 가공틀에 고정된 브래킷에 설치(402)되어 상기 가공도체가 마모한계선에 도달하였는지 여부를 감지(401)하고 출력하는 가공도체마모센서부(400);

상기 가공도체마모센서부(400)에 연결되어 상기 가공도체마모센서부로부터의 감지신호를 수신함과 아울러 상기 데이터통신망(701)에 연결되어 상기 감지정보를 전송하는 데이터전송부(610); 상기 데이터전송부의 출력이 상기 가공도체의 마모상태 감지정보를 원격 제공하는 센서장치의 출력으로 되는 구성을 특징으로 한다.

상기 가공도체마모센서부(400)는 앞서 제1실시예 및 제2실시예에서 설명한 바와 같이 가공도체에 슬라이딩 되는 전동차의 접촉도체가 마모한계선(B)에 접근하였는지를 인지하거나 광학센서의 탐침으로서 가공도체의 두께가 마모한계선(B)에 도달한 것인지를 인지하는 구성이라는 원리는 이미 설명한 바 있어 생략한다.

특히 도 19의 제3실시예에서 데이터전송부(610)는 상기 가공도체마모센서부(400)에 연결되어 가공도체마모센서부로부터의 감지신호를 수신하고 데이터통신망(701)에 감지정보를 전송(610)하는 바, 그에 관하여 설명한다.

상기와 같은 가공도체마모센서부(400)에서 출력이 발생되면, 이를 수신한 메모리부(501)는 앞서와 같은 경보발생부(600)를 작동시킴과 아울러 설정된 가공도체마모센서부 마다의 주소를 부가한 패킷으로 변환한 패킷프레임으로서 데이터를 전송(610)하게 되는바, 그 전송의 대상은 데이터통신망, 즉 복수의 센서망을 연동하는 LAN이 될 수 있다. 통상적으로 LAN은 Flag, Header, Control, Information, FCS, Flag로 구성되는 HDLC 패킷프레임으로 전송되는 방식을 예로 들 수 있으므로, 여기에서의 Header를 이용하여 상기 궤도를 따라 설치되는 복수의 가공도체마모센서부에 대한 각각의 주소를 할당할 수 있는 것이다.

본 발명에서 LAN에 연동시키는 목적은 감지정보가 발생한 때에 즉시즉시 알리면서 감지정보에 발생장소까지를 원격지에 알려주기 위함이다. 따라서 본 발명의 제3실시예에서의 데이터전송부(610)는 주소의 설정 및 패킷화 기능과 멀티링크에 접속되는 복수의 센서 역할로서 순차 혹은 개별적으로 데이터를 전송하는 마이크로프로세서로 구성된다.

따라서, 구체적인 설명을 생략하더라도 본 발명의 (610)은 통신패킷을 구성하는 패킷프레임으로서 LAN, WAN, USN, P-P로서의 전문적인 데이터통신망이나 단일 송수신에 대응 접속하여 통신할 수 있음을 나타내는 것이다. 또한 이와 같은 데이터전송부는 때에 따라 단순한 포토커플러로서 광섬유와 매개하여 신호를 릴레이(중계) 할 수도 있다. 소위 USN(ubiquitous sensor network)을 위한 센서노드가 되는 것이다.

또한 이때 상기 가공도체마모센서부와 데이터전송부가 연결되는 경로에는 전동차의 접촉도체와 전동차의 고압전력공급용 가공도체의 사이에서의 유도장해, 즉 아크로부터의 장해를 해소하는 노이즈필터링부를 개재하는 구성으로 할 수도 있으며, 노이즈필터는 RC만으로 혹은 RLC를 혼합한 적분회로로서 구성될 수 있다.

또한 데이터전송부가 신호를 전송할 때는 상기 가공도체마모센서로부터의 감지신호가 있을 때 데이터통신을 통해 감지정보를 송신하는 자발적 전송, 즉 방송의 기능으로 무조건 송신하는 것이거나, 상기 가공도체마모센서로부터의 감지신호를 저장해 두었다가 데이터통신경로에서 질문펄스가 있을 때 데이터통신으로 감지정보를 응답 전송하는 구성으로 실시될 수도 있다(503). 여기서 질문펄스라 함은 원격지로부터 요구하는데 대한 데이터 풀(pull)의 기능이라고 이해하면 될 것이며 이를 통해 필요한 때에만 송신토록 하여 혼신을 방지하고 통신에 소모되는 전력을 절감할 수 있다.

또한 상기 데이터전송부(610)에는 초기값으로 설정하는 수동 리세트의 스위치를 구비하거나, 설정된 시간이 경과하면 초기값으로 복귀되는 자동 리세트의 구성을 구비할 수 있다. 여기서 시간이 경과한다 함은 예를 들어 24시간 동안 아무런 신호가 일어나지 않을 때 이는 오작동으로 기인된 것으로 보고 자동적으로 리세트 하는 구성을 말하여 이 구성은 특히 유지보수 후 리세트시키는 것을 잊었을 때 유효한 기능이다. 또한 원격지령에 의하여 주소설정, 초기값 리세트 또는 설정된 시간을 변경하도록 구성될 수 있는바, 이는 데이터전송부가 송신 및 수신을 함께 하는 구성에서 가능하다. 이 기능으로는 궁극적으로 관제센터에서 일괄적으로 가공도체마모센서부를 제어하고 계측의 오동작 여부를 통합적으로 확인하는데 사용된다.

또한 상기 데이터전송부는 가공도체마모센서부의 신호가 발생될 때 램프, 음향 또는 RF로서 인지시키는 신호가 함께 발생하도록 구성될 수 있는바 이는 앞서 제1실시예 및 제2실시예를 데이터전송부의 부가 기능으로 수용하거나 아니하거나를 임의로 채택할 수 있음을 의미하는 것이다.

또한 상기 데이터전송부는 복수의 가공도체마모센서부를 수용하는 구조로서 일괄하는 단일 주소를 채택하도록 설정하거나, 복수의 가공도체마모센서부를 수용하고 각각의 가공도체마모센서부에 해당하는 주소를 일일이 설정하는 구조로 구성될 수 있다. 만약 복수의 가공도체마모센서부에 대하여 하나의 주소로 일괄 통합한다면 결국은 데이터전송부가 주소로 구분된다는 의미를 갖는 것으로, 이 경우 주소에 따른 장소의 구분은 통상 250m 정도의 확도로 배정될 수도 있다.

이는 데이터전송부의 무중계 통신범위와 전차선의 섹터구간을 감안하여 그 주소체계는 XXX.XXX. 내지 XXX.XXX.XXX.XXX.로도 될 수 있으며, 만약 가공도체마모센서부까지 주소를 부여하고 스마트 그리드로서 전력의 전반적인 면에서 정보를 공유토록 한다면 주소는 그 이상으로도 될 것인바, 상기 데이터전송부는 그와 같은 유연한 주소 설정의 능력을 구비한 마이크로프로세서 및 프로그램을 내장한다고 이해하면 좋을 것이다. 다만 이 구성은 그보다 못한 저급한 전송능력을 배제한다는 의미가 아니라 효율적으로 정보를 전송하는 확장능력도 구비하는 것이라 이해하여야 한다는 것이다.

도 20은 상기 제3실시예와 관련되는 구성으로서 본 발명의 제4실시예를 도시한 블록다이어그램이다. 도 20에 따르면 본 발명은:

전동차의 전력공급용 가공도체를 지탱하는 가공틀에 고정되는 브래킷에 설치(402)되어 상기 가공도체가 마모한계선에 도달하였는지 여부를 감지(401)하고 출력하는 가공도체마모센서부(400)와, 상기 가공도체마모센서부(400)에 연결되어 가공도체마모센서부(400)로부터의 감지신호를 수신함과 아울러 데이터통신망(701)에 연결되어 감지정보를 전송하는 데이터전송부(610)로서 구성된 센서장치를 복수개로 연결하기 위하여 구성되는 일측 모니터 장치에 있어서,

상기 복수개로 연결된 센서장치로부터의 감지정보를 수신하는 데이터통신망(701); 상기 데이터통신망(701)에 연결되어 상기 데이터통신망을 통해 수신된 감지정보를 해석하여 라우팅(702) 또는 디스플레이(703) 하는 모니터부(700);로서 상기 전동차의 전력공급용 가공도체의 마모상태를 모니터링 하도록 되는 구성을 특징으로 한다.

도 20으로 도시된 본 발명의 제4실시예에서 상기 데이터통신망(701)은 LAN망을 구성하는 서버라고 이해하면 쉬울 것으로, 상기 제3실시예인 센서장치가 복수개로 배치된 구성에서 그 복수의 데이터전송부(610)를 접속하거나 접속을 시키는 명령 혹은 지정된 데이터전송부를 호출하는 기능 등을 수행하게 된다. 즉 앞서 제3실시예는 각각 독립적으로 동작하는 클라이언트이고 제4실시예는 데이터통신망을 통해 그 클라이언트의 신호를 집합하고 모니터하는 장치로서 또는 중앙집중제어장치로서의 통신경로 및 서버를 말하는 것이다.

라우팅(702)는 중계처리장치를 의미하는 것으로 예컨대 복수의 데이터전송부(610)로부터의 신호를 수신하여 상위의 서버로 중계하거나 복수의 데이터전송부(610)간을 중계하는 구성도 포함될 수 있다. 또한 라우팅(702)은 이질적 통신망으로서의 게이트웨이를 경유함으로써 제3의 통신망인 예컨대, 이동전화망이나 기타 통신망에 접속하는 기능으로 운용될 수도 있다. 즉 상기 데이터통신경로를 구성하는 데이터통신망은 복수의 데이터전송부가 랜(LAN)에 접속토록 하는 백본망의 구성을 가지는 것이다.

그런데 상기 데이터통신망은 이동하는 전동차에 설치된 무선통신장치로 구성하여서 이동하는 전동차의 무선통신장치에서 복수의 상기 데이터전송부에 대하여 하나씩 순차적으로 호출하면서 감지정보가 인지되었는지 여부를 수신할 수도 있는바 이 경우는 전구간 전차선에 대하여 고정된 유선망으로 연결하지 않고도 부분 부분 설치된 데이터전송부에서 수집한 데이터를 무선으로 수집할 수 있는 특징을 얻게 되는 것이다. 즉 고정된 지점간의 매쉬망을 건설하지 않고도 군데군데의 센서노드만으로 USN(Ubiquitous Sensor Network)의 애드-혹과 유사한 기능의 망이 구성된다는 것이다.

디스플레이(703)를 포함하는 모니터(600)라 함은 기본적으로는 앞서 제1실시예 내지 제3실시예에서 보듯이 단일 또는 소수의 가공도체마모센서부로부터 얻은 감지정보로서 경보를 발생하는 구성을 포함할 수 있지만, 제4실시예에서는 보다 포괄적인 것으로 전차선의 전 구간에 대한 마모 여부를 집약하여 예를 들면 지도상(GIS)에서 일목요연하게 디스플레이 하고 데이터베이스와 연동하여 즉각적인 유지보수팀을 출동하고 예산과 근무동태까지 연동하여 경영과 안전을 총괄적으로 연동시키는 시스템으로 구성될 수 있는 점에서 앞서의 실시예에서의 디스플레이와는 다르게 전차선을 종합적으로 관리하는 시스템이라는 점을 이해할 수 있을 것이다.

즉 모니터부(600)는 상기 감지정보를 해석한 때에 알람을 부가하여 디스플레이 하고 디스플레이한 복수의 감지정보를 장소와 시간별로 데이터베이스화하여 저장하고 활용하는 구성으로 운용됨을 의미하는 것이다.

본 발명의 각 실시예에서, 상기 작동전원부는 가공도체의 고압전력으로부터 트랜스 또는 저항으로 드롭 다운시켜서 구성하거나, 전동차의 전력공급용 가공도체로부터 전동차의 접촉도체가 전력을 수전할 때 일어나는 아크로부터 유도되는 전력을 유도코일로서 기전력으로 집전하고 배터리로 축적하여서 공급될 수 있다. 또한 조도를 기전력으로 모으는 태양전지 또는 전동차의 주행에서 발생되는 풍력으로 기전력을 일으키는 풍력발전으로 구성되도록 할 수 있는데, 이러한 구성은 모두 본 발명의 가공도체마모센서부가 상기 가공틀에서 고압전력과 실제로 근접되게 설치됨에 따른 조치이다. 예를 들어 본 발명의 전원을 가공도체의 고압전력으로부터 저항으로 드롭 다운시킬 때는 드롭 다운저항은 접지 전위로 연결되어야 본 발명이 설치되는 가공틀에서의 고압 전위와 저촉이 일어나지 않는다. 본 발명에서 이를 포괄하여 에코전원부라고 정의한다.

상기 본 발명의 실시예는 어디까지나 바람직한 실시예를 대표적으로 든 것에 지나지 않으므로 본 발명의 기술적 사상 내에서 구체적으로는 다양한 설계와 시공을 포함할 수 있다. 따라서 본 발명은 단계별로 부가하는 보정도 있을 수 있다.

본 발명의 용어 중 감지신호라 함은 가공도체마모센서부로부터 수신된 원시신호를 말하고 감지정보라 함은 그 신호를 변환하여 통신망으로 전달하거나 점검자가 알 수 있는 경보로 나타내는 등의 식별신호를 말한다.

본 발명은 강체전차선에는 당연히 적용될 수 있고, 카테나리전차선의 경우에도 드로퍼 혹은 스테디암과 전차선이 결합되는 개소마다 센서를 적용할 경우 같은 기능이 달성될 수 있다.

특히 카테나리전차선의 경우에는 본 발명의 제8실시예 이하에서 제공되는 센서어레이로서 스케닝하기 위한 보조기구를 드로퍼 혹은 스테디암에 설치할 경우 감체전차선 방식의 롱이어에서의 반사에 준하는 기능으로서 체적을 상시 감시할 수 있게 되므로, 본 발명은 강체전차선이나 카테나리전차선에 불구하고 효율적으로 적용될 수 있다. 당연히 같은 맥락으로서 전차선을 고정하는 기구물이 부착되어 있는 한 다른 방식의 전차선에도 같은 원리가 적용될 수 있는 것이다.

본 발명의 각 실시예에서 설명한 디스플레이는 컴퓨터모니터의 프로그램으로, 전광판으로, 경보램프로, 문자로, 그래픽으로, 경보음향 등 수단으로 다양하게 구성될 수 있으므로 구체적인 수단으로 한정하지 않는다. 본 발명에서 디스플레이로 출력되는 인식정보를 감지정보라고도 한다.

본 발명에서 상기 광학센서의 탐침이라 함은 레이저를 이용한 광 빔을 투사하고 이로부터 물체에 부딪쳐 반사되어 온 광을 수신하는 센서의 촉각부분을 말하며, 그 송신 및 수신은 지속적인 것뿐만 아니라 주기적으로, 예를 들면 1시간에 한 번 내지 수일에 한 번으로 할 수도 있다.

본 발명의 가공도체마모센서부는 복수개를 1그룹으로 지어서 질문펄스에 대응하여 디스플레이 하도록 구성될 수도 있는 것으로, 이 경우 전동차를 운행하면서 질문펄스를 한 번 전송하면 그 후부터 예를 들면 250m 이내에 있는 각 센서의 디스플레이부가 한꺼번에 혹은 순차적으로 디스플레이 하는 작용으로 된다. 이때 디스플레이라 함은 적색은 ‘이상있음’, 녹색은 ‘이상없음’으로서 이상 여부를 나타내는 의미를 포함함은 물론이다.

본 발명의 확장된 실시예로서 기울기센서를 부가하여 가공도체마모센서 그 자체의 구조에서 위치이탈이나 체결구의 느슨함이 없는지를 추가적으로 감지하여 정보로 제공토록 할 수도 있다. 나아가 본 발명의 제8실시예 이후부터는 전차선, 롱이어, 롱이어체결부 및 T바 전체의 외형적 외곽 체적을 스캐닝하여 검측할 수 있으므로, 이를 통해 체결구를 비롯한 모든 전차선 기구의 안정성 여부를 검측할 수도 있게 된다.

본 발명의 일실시예는 전력선이 섹션별로 공급됨과 연동하여 섹션별로 전원을 동기시켜서 구간을 형성하고 각 구간별로는 아이솔레이션 되는 통신, 예를 들면 무선, 포토카플러 등으로 정보를 연동하도록 구성될 수 있다.

이하의 본 발명의 제5실시예 내지 제7실시예는 앞서 제1실시예 내지 제4실시예를 다른 표현으로 정리한 것이며, 가능한 한 전문용어로 게시하여 실무에서 보다 이해하기 쉽게 표현한 구성이다. 다만 이하의 용어는 그와 같은 전문분야에 한정한다는 의미는 전혀 아니다.

즉 본 발명의 제5실시예에 따른 전차선 상태 검사 장치는:

터널 천정에 고착된 복수의 애자에 설치되어 전동차의 선로에 대응되는 공중 궤도를 형성한 T바와 롱이어부로서 전동차의 전력공급용 전차선을 결속한 전차선 구조에 있어서,

상기 전차선의 결속 구조에 연결 설치되어서 전차선의 마모 여부를 검출하는 센서부와;

상기 센서부에서 마모를 인지한 때에 이를 감지신호로 변환 출력하는 변환부와;

상기 변환부로부터의 감지신호를 받아서 식별신호로 표시하는 디스플레이부를; 연동하여서 전차선에서 전차선의 마모를 감지하고 이동체에 식별신호로 제공하도록 되는 구성을 특징으로 하는바, 이와 같은 구성은 전동차로 점검자가 이동하면서 모니터링 하는 앞서 제1실시예 및 제2실시예를 상위개념으로 포괄한 것에 상당한다.

따라서 이와 같이 게시된 청구범위를 해석함에 있어서는 앞서 제1실시예와 제2실시예에서의 상세한 설명을 중점적으로 참작해야 한다. 따라서 이 부분의 설명은 중복되므로 생략한다.

또한 본 발명의 제6실시예에 따른 전차선 상태 검사 장치는:

터널 천정에 고착된 복수의 애자에 설치되어 전동차의 선로에 대응되는 공중 궤도를 형성한 T바와 롱이어부로서 전동차의 전력공급용 가공도체를 결속한 전차선 구조에 있어서,

상기 변환부로부터의 감지신호를 데이터통신을 통해 감지정보로 전송하는 전송부를; 연동하여서 전차선에서 전차선의 마모를 감지하고 원격지에 감지정보로 제공하도록 되는 구성을 특징으로 하는바, 이와 같은 구성은 중앙집중센터로 감지정보를 전송하는 앞서 제3실시예를 다른 표현으로 정리한 것에 상당한다. 따라서 역시 그 상세한 설명은 앞서 제3실시예의 것을 참작해야 한다.

또한 본 발명의 제7실시예에 따른 전차선 상태 검사 장치는:

전동차의 전력공급용 전차선의 마모 여부를 검출하는 센서부와 상기 센서부의 출력을 감지신호로 변환하는 변환부와 상기 변환부로부터의 감지신호를 데이터통신망을 통해 감지정보로 전송하는 전송부를 결합한 센서장치를 복수개로 연동하기 위하여 구성되는 모니터 장치에 있어서,

복수개의 상기 전송부로부터 전송되는 감지정보를 수용하는 데이터통신망과; 상기 데이터통신망에 연결되어 데이터통신망으로부터 수신된 감지정보를 해석하여 복수개의 데이터로서 모니터링 하는 모니터부를; 연동하여서 원격 관제센터에서 모니터링 하도록 되는 구성을 특징으로 하는 바, 이와 같은 구성은 중앙집중센터로 전송되어 오는 복수개의 센서로부터의 감지정보를 모아서 모니터링 하는 앞서 제4실시예를 다른 표현으로 정리한 것에 상당한다. 따라서 역시 그 상세한 설명은 앞서 제4실시예의 것을 참작해야 한다.

상기 제1실시예 내지 제7실시예에서 가공도체마모센서부 또는 센서부는 전차선(가공도체)의 단면에서 보아 좌 또는 우로서 편방향으로만 설치되는 것은 물론이고, 좌 또는 우로서 교호로 설치되거나 좌우 양측으로 설치되어 전차선의 편위까지 감지하도록 되는 구성을 포함할 수 있다. 이는 예를 들어 도 10에서 전차선의 마모가 좌우 균일하지 못하여 팬터그래프의 수전부(301)의 기울기가 좌 또는 우로 기울어진 상태를 검사하기 위한 목적으로 센서의 위치가 설정되는 일종의 설계 수단이다.

여기까지가 본 발명의 제 1방식인 고정 센서 방식으로서 고정된 전차선 주변의 구조물에 센서를 설치하여 전차선의 마모를 검사하는 구성을 설명하였다.

이하 도 21부터는 본 발명의 제 2방식인 이동 센서 방식을 설명하고자 하는 것으로, 이동하는 전동차에 센서를 설치하고 이를 이용하여 전차선 및 나아가 주변 기구물도 동시에 검사하는 실시예이다. 다만 본 발명의 제 2방식인 이동 센서 방식 역시 앞서 제 1방식에서의 원리와 일부 관련이 있고 전차선의 구조는 공통된 것이므로, 이미 설명한 내용을 원용하여 특별히 다른 부분을 설명하기로 한다.

도 21 내지 도 25는 본 발명의 제8실시예를 도시한 센서부 설치의 단면도 및 회로적인 블록다이어그램이다. 즉 도 21 내지 도 25에 따른 본 발명 제8실시예의 전차선 상태 검사 장치는:

전동차의 지붕으로부터 전차선(204)의 사이인 양력기구부(300, 302)에 위치하고 전차선 궤도에 대한 횡방향으로서 적어도 팬터그래프의 수전부(301)의 가로범위로 전개되며 제어신호에 따라 상기 양력기구부(300, 302)에서 전차선 구조물의 높이를 측정하도록 설치되는 센서어레이부(1001);

상기 센서어레이부(1001)로서 전차선 구조물(204, 203)의 높이를 측정토록 제어신호를 발생하는 센서어레이제어부(1002);

상기 센서어레이부(1001)에 의하여 측정된 전차선 구조물의 높이 데이터를 수신(1003)하여 감지신호로 변환하는 데이터처리부(1004);

상기 데이터처리부(1004)로부터의 출력으로서 전차선 구조물(204, 203)의 높이 정보를 표시하는 모니터부(1005);로서 구성된 것을 특징으로 한다. 구성 중 데이터전송부(1006)는 데이터처리부(1004)와 모니터부(1005)를 경로적으로 연결하는 기능이다.

여기서 “전동차의 지붕으로부터 전차선(204)의 사이인 양력기구부(300, 302)에 위치하고 전차선 궤도에 대한 횡방향으로서 적어도 팬터그래프의 수전부(301)의 가로범위로 전개되며 제어신호에 따라 상기 양력기구부(300, 302)에서 전차선 구조물의 높이를 측정하도록 설치되는 센서어레이부(1001);”라는 것은, 먼저 도 21에서 가로의 범위로 도시된 바와 같이 수전부에서 전차선에 접동될 때 수전부에 지그재그로 닿는 범위를 수용토록 하는 것을 의미한다. 이에 대하여는 앞서 배경 설명에서 이미 정의한 바 있다. 즉 센서어레이의 폭이 수전부(301)만큼은 되어야 전차선이 지그재그로 움직이면서 어느 위치에 있더라도 그 높이를 측정할 수 있다는 의미이다.

또한 ‘전동차의 지붕으로부터 전차선(204)의 사이인 양력기구부(302)에 위치한다’ 함은 예를 들어 팬터그래프(300)의 상단의 접촉도체기구(302)에 설치되는 것이 바람직하지만 굳이 그 위치가 아니고도 팬터그래프(300)의 어느 위치에 설치하더라도 같은 기능을 발휘한다면 동일한 기술사상이라고 정의하고 있는 것이다. 나아가 본 발명의 제8실시일예는 팬터그래프만을 이용하는 것이 아니라 전용의 검측차량에서처럼 수전부와는 무관하게 단순한 측정용 또는 접지용으로 전차선에 접촉시키는 기구부를 활용할 수도 있음을 나타낸다. 따라서 당연히 본 발명은 반드시 주행하는 전동차의 속도로 측정되는 것은 아님을 알 수 있을 것이다. 예컨대 정지상태에서 측정할 수도 있다.

또한 양력기구부(300, 302)에서 전차선 구조물의 높이를 측정한다 함은 도 22에 횡단면도로 예를 들어 도시한바, 접촉도체기구(302)의 위에 수전부(301)가 위치하고 있듯이 그 일부에 센서어레이부(1001)가 위를 향하여 설치되고 그에 따라 양력기구부(302)로부터 전차선 전체 구조물을 향하여 높이를 측정한다는 의미이다. 물론 양력기구부는 팬터그래프(300)의 몸체를 의미하는 경우도 있을 수 있으며, 이때는 센서어레이부가 그와 같이 팬터그래프의 몸체 어디엔가에 설치될 때에 상당하는 해석이 된다.

이들 중 센서어레이부가 접촉도체기구(302)의 상단에서 수전부(301)과 같은 높이 내지 낮은 높이에서 전차선 구조물의 높이를 측정하면 그 데이터는 도 21 및 도 23에서 원 내에 묘사한 (A-1) 또는 (A-2)의 외곽형상으로 나타나게 된다.

즉 도 21로 된 종단면도 구조에서 (A-1)은 센서어레이부(1001)가 전차선 구조물 중 체결구(203b)의 위치에 이르러 전차선 구조물에 대한 외곽면의 본을 뜬 것에 상당하다. 다시 말하면 센서어레이부(1001)가 측정한 높이의 형상은 도 21에서 좌로부터 우를 향하여 (1001-1)부터 (1001-n)까지로서의 “T바의 수평부재(203a)→체결부(203b)→롱이어(203a-1)→전차선(204)→롱이어(203a-1)→체결부(203b)→T바의 수평부재(203a)"의 아랫면에 대한 높이의 순차 전개에 해당하고, 그 후 수직면의 선(점선)을 프로그램적으로 이어서 완성하면 (A-1)과 같은 전차선 구조물의 2차원적 외곽 형상에 상당하는 본을 뜰 수 있게 되는 것이다.

이로부터 얻어진 본(A-1)에서 204는 센서어레이로부터 전차선 밑면까지의 높이, 203a-1는 롱이어까지의 높이, 203b는 체결구까지의 높이, 그리고 202a는 T바의 수평부재까지의 높이를 나타낸다.

한편, 도 22는 체결구(203b)가 없는 위치에서 전차선 구조물의 본을 뜬 경우에 상당하며, 이에 따라 그 본은 도 22의 종단면도 구조에서 (A-2)로 나타난다. 즉 센서어레이부(1001)가 측정한 높이의 형상은 도 22에서 좌로부터 우를 향하여 (1001-1)부터 (1001-n)까지로서의 “T바의 수평부재(203a)→롱이어(203a-1)→전차선(204)→롱이어(203a-1)→T바의 수평부재(203a)"의 아랫면에 대한 높이의 순차 전개에 해당하는 것이다. 도 21과 비교하면 체결부(203b)의 반사데이터 즉 높이 데이터가 없음을 알 수 있는 것이다. 상기와 같은 원리에 따라 전동차가 주행하면서 계속 본을 떠가면 위 (a-1)과 (a-2)가 반복적으로 발생되는 것이다. 물론 체결구(203b)가 없는 위치가 더 많으므로 전체적인 숫자로는 (A-2)가 더 많아 질 것이다.

위와 같은 (A-1) 및 (A-2)의 구성에서 특히 유용한 것은 (A-C)가 얼마만큼 줄어들었는지의 여부이다. 즉 (A-C)가 (A-B) 만큼 줄어들었다면 이는 마모상태로 인식할 수 있다는 것이다. 이에 대하여는 도 24 이하에서 설명한다.

도 21 및 도 22로 알 수 있겠듯이, 센서어레이(1001)는 비록 하나로 된 것이라도 좌우 기울기 등이 달라지면 높이 데이터가 그에 연동되어 당연히 달라질 것을 예상할 수 있다. 여기서 기울기 등이라 함은 설치시에 기울기가 틀어진 것이거나 센서의 특성 자체가 좌우로 서로 달라서 기울기 틀어진 것에 대응되는 것을 말한다. 나아가 복수개의 센서를 결합할 때는 그 외에도 각 센서 간의 감도 차이가 있을 수 있으므로 이에 대한 0점 조정 프로그램이 필요하게 된다.

본 발명에서는 이를 위하여 일정한 높이의 덮개를 센서어레이부(1001) 위에 씌워서 높이를 일정하게 한 후에 그때의 높이데이터가 모든 센서에서 같아지도록 각 센서마다의 거리데이터를 가감하여 전체적으로 균등하게 교정하는 프로그램을 구비하고, 이를 “센서 설치형상의 기울기 또는 복수의 센서에 대한 특성의 차이를 정렬하는 교정프로그램”이라고 정의한다. 여기서 각 센서마다의 거리 데이터를 가감한다는 것은 예를 들어 주소 번지 (1001-1)부터 (1001-n)까지 각 센서의 출력데이터에 대하여 각각의 핸디캡을 ±로 부여하여 표준적으로 균일화시켜서 0점을 조정하는 기능을 말한다.

나아가 이는 전차선 구조물과 센서어레이부의 간격을 물리적으로 교정하지 않고도 프로그램적으로 임의 조정할 수 있는 것으로, 이에 따라 모니터 상에서 기본 높이를 자유롭게 세팅 할 수 있고, 전체 높이에 대하여 확대 내지 축소가 가능한 유연성을 확보하게 되는 것이다.

본 발명의 교정프로그램은 특히 특고압이 걸리는 전차선에 근접되어 작업할 위험을 감수하지 않고도 교정작업이 편리한 장점이 있다. 나아가 교정프로그램은 구조적으로 불균형을 이룬 센서어레이를 임의로 조정할 수 있을 뿐만 아니라 사용 중 오차 교정을 위하여도 매우 유용하게 사용될 수 있다.

도 24는 상기 (A-1)과 (A-2)의 본이 떠지는 원리에 대응되어서 각각 (B-1)과 (B-2)의 본이 떠지는 원리를 도시한 것이다. 그런데 여기서는 앞서 도 21 및 도 23과는 다르게 전차선이 마모됨에 따라 전차선의 체적 높이에 상당하는 (204)와 (203a-1)의 높이가 (A-B)로 줄어들었음을 알 수 있다. 즉 이를 이용하여 모니터링 하면서 알람 레벨을 설정하면 팬터그래프에 설치되는 제 2방식인 이동 센서 방식에서도 앞에서의 제 1방식에서처럼 전차선 마모상태를 즉각 감지하여 출력을 발생할 수 있는 것이다.

도 25는 센서어레이부(1001)와, 센서어레이제어부(1002)와, 데이터처리부(1004)와, 모니터부(1005)의 구성을 설명하기 위한 블록다이어그램으로서, 본 발명의 제8실시일예를 전기적인 회로측면으로 도시한 실시일례이다.

여기에서 센서어레이부(1001)는 복수의 센서를 병렬로 배열하여 한꺼번에 작동시킬 수 있는 것이다. 여기서 도 25의 센서어레이(1001)는 레이저 등 광센서에 의한 거리측정기나 초음파센서, 와류센서, 정전용량센서, 유도형자기센서, 자석센서 등으로 거리를 측정토록 구성될 수 있다. 다만 앞서 (A-1), (A-2), (B-1), (B-2)의 본에서 선이 매끄럽게 그려지도록 하기 위하여는 날카로운 지향특성이 요구되는 점과 가격 구조를 절충하여 적절한 특성을 갖도록 결정하는 것이 필요하다. 즉 지향성이 무디면 본을 뜬 선이 두껍게 나타나는 문제가 있어 성능과 경제성을 따져서 결정해야 하는 설계실무상의 절충이 필요한 것이다.

도 25에서 센서어레이제어부(1002)는 상기 센서어레이부(1001)로서 전차선 구조물(204, 203)의 높이를 측정토록 제어신호를 발생하는 작용을 수행하는바, 예를 들면 사진기 셔터처럼 일괄 단발로 작동시키는 병렬 제어신호를 발생할 수도 있다. 단발 셔터가 유효한 용도로서는 정지된 상태의 점검차량에서 전차선의 체적을 측정하는데 활용된다. 데이터처리부(1004)는 그로부터 센서어레이부(1001)가 작동하여 측정된 전차선 구조물의 높이 데이터를 수신(1003)하여 데이터신호로 변환하는바, 횡으로 할당될 각 어레이에 따라 농도가 다르거나 높이 위치가 다른 데이터의 유형으로 이를 취합하여 변환하게 된다. 여기서 농도가 다르다고 함은 높이를 도형적으로 나타내는 것뿐만 아니라 또 다른 수단으로서 칼라데이터로 나타내는 수단을 보완 내지 독립적으로 구현하는 경우를 말한다.

모니터부(1005)는 상기 데이터처리부(1004)로부터의 출력으로서 전차선 구조물(204, 203)의 높이를 표시하는 화면표시의 역할을 수행하는 것으로, 도 25의 구성은 가장 기본적으로서 단일장소에서 측정된 높이를 횡적으로 전개하여 예컨대 X축(횡축)마다의 높이(Y축상 높이)를 전개하여 육안으로 혹은 수치로 데이터베이스가 인식할 수 있도록 모니터링데이터로 출력하는 구성이다.

도 26은 본 발명의 제9실시예를 도시한 블록다이어그램으로서, 도 26에 따르면 본 발명의 전차선 상태 검사 장치는:

상기 센서어레이부(1001)로서 전차선 구조물(204, 203)의 높이를 측정토록 제어신호를 발생하고 나아가 시간에 따라 복수개로 측정토록 반복 제어할 수 있는 센서어레이제어부(1002);

상기 센서어레이부(1001)에 의하여 측정된 전차선 구조물의 높이 데이터를 수신(1003)하여 감지신호로 변환하고 나아가 상기 복수개의 데이터를 종합하여 감지신호로 변환할 수 있는 데이터처리부(1004);

상기 데이터처리부(1004)로부터의 출력으로서 전차선 구조물(204, 203)의 높이 정보를 표시하되 나아가 상기 복수개의 데이터로서 횡측, 종축, 및 수직축을 결합한 입체적 표현의 모니터를 할 수 있는 모니터부(1005);로서 구성된 것을 특징으로 한다.

각각의 설명에서 센서어레이부(1001)는 앞에서 이미 설명한 것과 같지만, 센서어레이제어부(1002)가 전차선 구조물(204, 203)의 높이를 측정토록 제어신호를 발생하되 시간에 따라 복수개로 측정토록 반복 제어하는 구성이 제9실시일례에 더 포함된다. 즉 정지된 상태의 측정이 아니라 이동하면서 자동적으로 센서어레이부(1001)를 작동시킬 수 있는 것이다. 이에 따라 데이터처리부(1004)는 상기 도 25의 기본 구성 외에 상기 복수개의 센서어레이부 데이터를 종합하는 기능을 수행하고, 모니터부(1005)는 이를 모아서 출력하는 것이다. 이때 모니터부(1005)는 횡측(X축)과 수직축 높이(Y축) 외에 종축(Z축)을 부가하여 결과적으로 입체적인 3D 표현이 가능한 구조로 되는 것이다.

서로의 표시 차이를 비교한 것이 도 27 및 도 28이다. 즉 도 27은 2차원 평면상에서 서로를 비교하도록 표현되는 것이고, 이러한 디스플레이는 특히 데이터베이스로서 특정한 불량 데이터를 자동으로 색인하도록 하는데 유효하다. 다만 정밀하게 치수를 측정할 때는 입체적인 표현보다 유리한 경우도 있다.

반면에 도 28은 입체적 데이터로서 계속 진행되는 상황을 보면서 육안으로 찾기가 쉽도록 하는 구성이다.

각각의 알람 포인트 설정에서 도 27의 경우는 (Level y)를 설정하는데 따라서 알람 여부가 결정되는 것으로 이 경우 도 27에서 (A-1)과 (A-2)는 알람이 작동되지 않고, (B-1)과 (B-2)는 전차선 체적의 외곽형상에 해당하는 전차선(204)면이 (Level y)인 경계선을 초과했으므로 알람이 작동하게 된다. 물론 이는 도형적으로 나타난 것이지만 데이터베이스에서는 이를 수치적으로 해석하여 알람 여부의 판단 내지 이상 있는 데이터 여부를 판단하고 저장하게 되는 것이다.

또한 도 28의 경우는 입체적으로 계속 데이터를 전개해 나가는 것인데 이 경우에도 (Level z)가 알람 여부를 판단하는 설정된 바의 기준이 된다. 도 28에서도 (A-1)과 (A-2)의 전차선(204)면은 아래로 내려와 여유가 있는 반면에 (B-1)과 (B-2)는 그 레벨선(Level z)를 초과하여 알람을 작동시킬 것임을 알기에 어렵지 않을 것이다.

도 29는 본 발명의 제10실시예를 도시한 블록다이어그램으로서, 도 29에 따르면 본 발명의 전차선 상태 검사 장치는:

상기 센서어레이부(1001)로서 전차선 구조물(204, 203)의 높이를 측정토록 제어신호를 발생하되 시간에 따라 복수개로 측정토록 제어하는 센서어레이제어부(1002);

상기 센서어레이부(1001)에 의하여 측정된 전차선 구조물의 높이 데이터를 수신(1003)하여 감지신호로 변환 및 상기 복수개의 데이터를 종합하여 감지신호로 변환하는 데이터처리부(1004);

전동차의 위치 연산에 대응되는 주행상황정보를 수신하는 상황정보수신부(1007);

상기 데이터처리부(1004)로부터의 출력으로서 전차선 구조물(204, 203)의 높이를 표시하되 상기 복수개의 데이터로서 횡측, 종축, 및 수직축을 결합한 입체적 표현 및 위치정보를 부가하여 모니터링 하는 모니터부(1005);로서 구성된 것을 특징으로 한다.

각 구성에서 전동차의 위치 연산에 대응되는 주행상황정보를 수신하는 상황정보수신부(1007) 외에는 앞서 제9실시예와 같은 맥락이므로 이 부분만 설명한다.

도 29에서 상황정보는 표준시보로부터 취득되는 시간을 열차 운행시간에 연동하거나 GPS로부터의 위치데이터, 구간정보를 취득하는 역사로부터의 데이터통신망 기타 위치기반서비스로부터의 데이터를 취득하게 된다. 위치데이터를 취할 수 있는 방법으로는 이동통신 단말장치, 예컨대 스마트폰과 연동하여 그로부터 수집되는 자신의 위치를 활용하는 방법을 연상하면 쉽게 이해가 갈 것이다.

그 후 모니터부에 도 28에서의 “종로1가, 종로3가...”와 같은 위치정보로 환산하거나 좌표값 또는 구간 기점의 거리를 표시하여 어떤 장소에서 알람이 발생된 것인지를 쉽게 판단할 수 있게 하는 것이다. 당연히 상황정보수신부(1007)에는 알람이 발생된 장소에서 점멸을 하거나 알람을 표현하는 램프 등에 부가하여서 위치 데이터를 보조적으로 표시하고, 나아가 이를 데이터베이스에 저장할 수 있는 것으로, 이러한 위치정보의 부가에 따라 이상상태로 발견되는 데이터와 그 장소를 바로 연계 판단이 가능하게 된다.

상기 센서어레이부(1001)는 프린터의 스캐닝부와 같이 하나의 센서어레이로서 전용으로 제작된 것이 있는가 하면 하나하나의 센서를 복수개로 연동 조합하여 구성되는 경우도 있을 수 있다. 특히 다량의 제품으로 생산되지 않는 제 2방식에서는 후자일 가능성이 더 높을 것으로 예상된다.

이 경우 설치되는 각 센서는 전차선과 주변 구조물, 예를 들면 롱이어와 체결부 등을 동시에 측정하도록 간격을 조밀하게 설치하여 분해능(해상도; resolution)을 좋게 해야 할 것은 물론이지만, 분해능을 좋게 할수록 인근의 센서간에 간섭 즉 각 센서에서 송신과 수신의 부조화 간섭이 발생된다. 따라서 도 30은 이에 대응한 구성의 일례이다.

즉 도 30은 전차선 구조물을 측정하기 쉽게끔 조밀한 간격으로 각 센서를 설치하여 분해능을 높인 센서 설치 구성에서 센서어레이부(1001) 내에서 복수개의 센서 간 간섭이 없도록 순차 작동시키는 스위프제어부(1008)를 센서어레이제어부(1002)의 사이에 부가적으로 연동한 구성을 일례로 도시한 것이다. 이때 데이터처리부(1004)는 스위프신호에 동기 되거나 아니면 시간적으로 순차 취합되는 비동기 패킷데이터로서 복수개의 센서로부터의 데이터를 순차 받아들이는바 각 센서는 서로 간 신호의 간섭 충돌이 없이 안정적으로 작동되는 것이다.

더 나아가 만약 고정밀 분해능을 갖는 센서어레이로 조합하는 것이 기술적으로 어렵거나 가격 구조상 불리할 경우는 롱이어(203a)의 수평면내 넓이를 증대시키는 반사체(반사판)를 보조적으로 취부할 수 있다. 특히 반사판의 높이를 전차선의 마모한계 혹은 롱이어의 아래 부분에 맞추어 둘 경우는 그다지 센서를 조밀하게 설치하지 않더라도 반사체의 높이를 측정하는 것 자체가 마로 전차선의 체적을 측정하는 마모 여부 측정이 되는 것이므로, 측정의 신뢰성이 매우 높아진다.

또한 이 구성은 드로퍼와 전차선에 결속되는 장소 또는 스테디암과 전차선이 결속되는 장소인 카테나리전차선에 적용할 경우는 기존의 스테디암과 전차선의 입체적 차이 내지 기존 드로퍼와 전차선의 입체적 차이가 별로 없어 적용에서 애매하던 문제도 바로 해소할 수 있게 되므로 카테나리전차선도 강체전차선과 같은 원리로서 정밀한 마모 상태의 검측이 가능해진다.

이에 관한 실시의 일례가 도 31 및 도 32로서, 도 31은 앞서 도 11에서 반사판(1009)을 부가한 일례를 도시한 단면도이다. 도 31의 센서어레이부(1001)에서 볼 때는 롱이어(203a)의 하단부의 면적이 확장된 형태를 이룸을 알 수 있으므로, 이러한 구조에서는 센서어레이부(1001) 내의 각 센서를 성긴 간격으로 배열하더라도 측정분해 성능에서는 실용적으로 무리가 없다는 것을 알 수 있을 것이다.

도 32는 이에 따른 전차선 구조물의 외곽 형상의 본을 나타낸 것이다. 도 32의 (A-3)에서 오른쪽 부분인 롱이어(203a)의 하단부(203a-1)와 반사판(1009)의 하단부(1009-1)의 면이 반사판으로부터의 특징을 나타난다. 만약 반사판을 좌우 양측으로 사용할 경우는 상기 (A-3)가 (204)와 (203a-1) 및 (1009-1)인 2계단의 형상만 나타날 것이고 따라서 모니터에서는 단순히 (A-C)의 간격을 모니터링 하는 것만으로 마모 여부를 판단할 수 있게 된다.

나아가 반사판(1009)을 이용할 경우는 전차선의 면(204)은 그 높이를 측정하지 않고 반사판(1009)까지의 높이만을 측정한 후 그 측정된 높이를 전차선의 마모 한계선 여부로 환산할 수도 있는 것이다. 즉 전차선의 면(204)은 더 다가갈 수 없는 가장 낮은 칫수이므로 이를 기준점 바이어스(bias)인 0으로 세팅한다면 이로부터 측정된 반사판까지의 높이는 곧 전차선의 체적 높이가 되는 것이기 때문이다.

이와 같은 설명은 상기 (A-3)인 외곽 본은 2단계 뿐만 아니라 최소로는 1단계로만으로도 가능하면서 무수한 단계의 형상 본으로 나타날 수 있음을 나타내는 것이다.

그러므로, 본 발명의 제8실시예부터 제10실시예는 T바, 체결구, 롱이어를 비롯한 전차선 전체의 가설 형상을 실제 팬터그래프가 접동되는 상태에서 본을 떠서 정밀하게 모니터할 수 있는 구성이므로 이를 통해 다양한 응용을 얻을 수 있는 것으로, 예를 들어 체결구가 느슨해져 형상이 달라졌거나 롱이어의 위치변형 여부도 발견할 수 있는 우수한 효과가 있다.

또한 컴퓨터 형상으로 이를 모니터링하고 저장하고 영상분석을 할 때도 일반적인 사진 형태가 아니라 외곽면을 따라서 본을 뜬 형상만을 그 대상으로 하므로, 일반적인 영상데이터보다도 데이터량을 대폭 축소하여 처리속도의 향상, 저장데이터의 축소를 통한 설비간소화 등의 효과가 있으며, 무엇보다 대폭 축소된 데이터 처리를 이용하여 모든 전차선에 대한 조밀한 상시 전수조사가 가능한 괄목할 효과를 얻을 수 있다.

도시 생략하였지만 상기 본 발명의 센서어레이부(1001)로서 전차선 구조물의 높이를 측정하는 센서의 감응 부위에는 자외선 기타 실내외로부터 영향을 받지 않도록 광학적인 필터 내지는 전기적인 필터를 부가하거나 자성체로부터 차폐하는 수단을 보조적으로 구성할 수 있다.

본 발명에서 센서어레이라는 것은 센서를 여러 개 밀집하였다는 의미이다. 물리적으로는 광학적 레이저 센서로서 구성되거나, 정전용량형, 자기유도형, 와류형 등 어느 것으로도 구현될 수 있다. 나아가 경우에 따라서는 횡으로 배열된 단일 센서모듈로 달성될 수도 있고, 복수개의 센서로 어레이를 조합하는 경우에는 1열로 배열하여 순차 스위프하는 수단뿐 아니라 2열 이상의 배열에서 지그재그로 순차 스위프하는 구조로 설치 간격을 조밀하게 하는 방식으로 분해능을 향상시킬 수도 있다. 다만 일반 스캐너 내지 복사기가 유리판 위의 일정한 거리에 고정되어 있는 피사체를 대상으로 CCD카메라가 단순히 사진을 찍는 원리인 반면에, 본 발명에서의 센서어레이는 측정대상(전차선 구조물)의 높이가 일정하지 않고 움직이는 상태에서 그 형상을 감지하여 수치, 형상 또는 칼라로 표현하는 것이므로 원리가 상이하다. 또한 그 중에서 가장 바람직한 것이 상기 실시예에서 설명한 바와 같은 2차원 내지 3차원적 형상의 본을 뜨는 개념이라고 이해하면 된다.

전주(100), 가동브래킷(101), 조가선(102), 드로퍼(103), 스테디암(105), 철가(200), 애자(201), T바의 수평부재(202a), T바의 수직부재(202b), 롱이어(203a), 체결구(203b), 전차선/가공도체(104, 204), 팬터그래프(300), 접촉도체(301), 접촉도체기구(302), 베이스기구(303), 승강암기구(304), 탄성부재(305), 전차선의 요부(204-1), 롱이어의 철부(203a-1), T바/가공틀(202b), 롱이어/결합부(203a), 브래킷 수직부(402a), 브래킷 수평부 앵글(402b), 마모센서(401), 고정밴드(403), 광학센서의 탐침(401-2), 레이저 광 반사(401-2a), 레이저 광 직진(401-2c), 슬리브(401-1a), 감지용 팁(401-1), 가공도체마모센서부(400), 변환부(500), 타이머/메모리부(501), 리세트부(502), 질문펄스 수신부(503), 디스플레이부/모니터부(600), 경보발생부(601), 마모한계선(B), 데이터전송부(610), 데이터통신망(701), 라우팅(702), 디스플레이(703), 모니터부(700), 센서어레이부(1001), 센서어레이제어부(1002), 데이터처리부(1004), 모니터부(1005), 센서어레이부 내의 각 센서(1001-1, 1001-n), 상황정보수신부(1007), 스위프제어부(1008), 반사판(1009).

Claims

터널 천정에 고착된 복수의 절연부에 설치되어 전동차의 선로에 대응되는 공중 궤도를 형성한 가공틀과 결합부로서 전동차의 전력공급용 가공도체를 결속한 전차선 구조에 있어서,
상기 가공도체를 슬라이딩하는 전동차의 접촉도체의 접근 위치로서 전차선의 마모 여부를 검출하도록 상기 가공틀에 설치되는 브래킷을 구비하면서 상기 브래킷에 수용되어서 감지용 팁을 상기 가공도체의 마모한계선 감지로서 위치시킨 가공도체마모센서부와;
상기 가공도체마모센서부에서 마모상태를 인지한 때에 이를 마모 감지신호로서 변환 출력하는 변환부와;
상기 변환부로부터의 마모 감지신호를 받아서 이동하는 차량에서도 인지 가능한 식별신호로 표시하는 디스플레이부를; 연결하여서 되는 구성을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
터널 천정에 고착된 복수의 절연부에 설치되어 전동차의 선로에 대응되는 공중 궤도를 형성한 가공틀과 결합부로서 전동차의 전력공급용 가공도체를 결속한 전차선 구조에 있어서,
상기 가공도체의 체적두께를 광학적으로 투시하여 전차선의 마모 여부를 검출하도록 브래킷에 수용되어 상기 가공틀에 설치되는 광학센서의 탐침을 마모한계선 감지로서 위치시킨 가공도체마모센서부와;
상기 가공도체마모센서부에서 마모상태를 인지한 때에 이를 마모 감지신호로서 변환 출력하는 변환부와;
상기 신호변환부로부터의 마모 감지신호를 받아서 이동하는 차량에서도 인지 가능한 식별신호로 표시하는 디스플레이부를; 연결하여서 되는 구성을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
제1항에 있어서, 상기 브래킷에는 상기 가공도체마모센서부의 감지용 팁에 가해지는 충격을 완화하는 구조의 완충부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
제1항 또는 제2항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 가공도체마모센서부가 마모상태를 인지한 때 설정된 기간동안 유지하는 타이머를 경유하여 디스플레이 되는 구성을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
제1항 또는 제2항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 가공도체마모센서부가 마모상태를 인지한 때 이를 저장 후 외부에서의 질문펄스에 대응하여 디스플레이 하는 구성을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
제1항 또는 제2항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 디스플레이부는 시각적 전달 수단인 경보램프로서 디스플레이 하는 구성을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
제1항 또는 제2항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 디스플레이부는 비시각적 전달 수단인 음향 또는 RF신호로서 디스플레이 하는 구성을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
제1항 또는 제2항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 타이머부 내지 디스플레이부는 임의로 리세트 할 수 있도록 된 구성을 포함한 것을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
복수의 센서장치로부터 감지정보를 수신하는 데이터통신망과 상기 데이터통신망을 통해 수신된 감지정보를 해석하여 디스플레이하는 모니터부에 연동하기 위하여 전동차의 전력공급용 가공도체의 마모상태를 감지정보로 제공하는 일측 센서장치의 구성에 있어서,
상기 가공도체를 지탱하는 가공틀에 고정된 브래킷에 설치되어 상기 가공도체가 마모한계선에 도달하였는지 여부를 감지하고 출력하는 가공도체마모센서부;
상기 가공도체마모센서부에 연결되어 상기 가공도체마모센서부로부터의 감지신호를 수신함과 아울러 상기 데이터통신망에 연결되어 상기 감지정보를 전송하는 데이터전송부; 상기 데이터전송부의 출력이 상기 가공도체의 마모상태 감지정보를 원격 제공하는 센서장치의 출력으로 되는 구성을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
전동차의 전력공급용 가공도체를 지탱하는 가공틀에 고정되는 브래킷에 설치되어 상기 가공도체가 마모한계선에 도달하였는지 여부를 감지하고 출력하는 가공도체마모센서부와 상기 가공도체마모센서부에 연결되어 가공도체마모센서부로부터의 감지신호를 수신함과 아울러 데이터통신망에 연결되어 감지정보를 전송하는 데이터전송부로서 구성된 센서장치를 복수개로 연결하기 위하여 구성되는 일측 모니터 장치에 있어서,
상기 복수개로 연결된 센서장치로부터의 감지정보를 수신하는 데이터통신망; 상기 데이터통신망을 통해 수신된 감지정보를 해석하여 라우팅 또는 디스플레이 하는 모니터부;로서 상기 전동차의 전력공급용 가공도체의 마모상태를 모니터링 하도록 되는 구성을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
제9항 또는 제10항 중 하나의 항에 있어서, 상기 가공도체마모센서부는, 상기 가공도체에 슬라이딩 되는 전동차의 접촉도체의 접근 위치로서 전차선의 마모 여부를 검출하도록 고정용 브래킷을 경유하여 상기 가공틀에 설치하면서 감지용 팁을 마모한계선의 감지로 위치시킨 구성을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
제11항에 있어서, 상기 브래킷에는 상기 가공도체마모센서부의 팁에 가해지는 충격을 완화하는 구조의 완충부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
제9항 또는 제10항 중 하나의 항에 있어서, 상기 가공도체마모센서부는 상기 가공도체의 체적두께를 광학적으로 투시하여 전차선의 마모 여부를 검출하도록 고정용 브래킷을 경유하여 상기 가공틀에 설치하면서 광학센서의 탐침을 마모한계선의 감지로 위치시킨 구성을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
제9항 또는 제10항 중 하나의 항에 있어서, 상기 가공도체마모센서부는 가설된 가공도체의 궤도를 따라서 복수개로 배열 설치되는 구성을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
제9항 또는 제10항 중 하나의 항에 있어서, 상기 가공도체마모센서부와 데이터전송부의 연결에는 가공도체마모센서부로부터의 신호를 패킷데이터 신호로서 변환하는 변환부를 개재하여서 연결된 구성을 포함하는 것을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
제9항 또는 제10항 중 하나의 항에 있어서, 상기 가공도체마모센서부와 데이터전송부가 연결되는 경로에는 전동차의 접촉도체와 전동차의 고압전력공급용 가공도체의 사이에서의 유도장해를 해소하는 노이즈필터링부를 개재하여서 연결된 구성을 포함하는 것을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
제9항 또는 제10항 중 하나의 항에 있어서, 상기 데이터전송부는 전기적인 절연상태로 가공도체마모센서부로부터 감지신호를 수신 혹은 데이터통신경로로 감지정보를 전송하는 구성을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
제9항 또는 제10항 중 하나의 항에 있어서, 상기 데이터전송부는 상기 가공도체마모센서로부터의 감지신호가 있을 때 데이터통신을 통해 감지정보를 자발적으로 전송하는 구성을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
제9항 또는 제10항 중 하나의 항에 있어서, 상기 데이터전송부는 상기 가공도체마모센서로부터의 감지신호를 저장해 두었다가 데이터통신경로에서 질문펄스가 있을 때 데이터통신으로 감지정보를 응답 전송하는 구성을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
제9항 또는 제10항 중 하나의 항에 있어서, 상기 데이터전송부는 초기값으로 설정하는 수동 리세트의 스위치를 구비한 것을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
제9항 또는 제10항 중 하나의 항에 있어서, 상기 데이터전송부는 설정된 시간이 경과하면 초기값으로 복귀되는 자동 리세트의 구성을 구비한 것을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
제9항 또는 제10항 중 하나의 항에 있어서, 상기 데이터전송부는 원격지령에 의하여 주소설정, 초기값 리세트 또는 설정된 시간을 변경하도록 된 구성을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
제9항 또는 제10항 중 하나의 항에 있어서, 상기 데이터전송부는 가공도체마모센서부의 신호가 발생될 때 램프, 음향 또는 RF로서 인지시키는 식별신호가 함께 발생하도록 된 구성을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
제9항 또는 제10항 중 하나의 항에 있어서, 상기 데이터전송부는 복수의 가공도체마모센서부를 수용하는 구조로 된 구성을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
제9항 또는 제10항 중 하나의 항에 있어서, 상기 데이터전송부는 복수의 가공도체마모센서부를 수용하고 각각의 가공도체마모센서부에 해당하는 주소를 설정하는 구조로 된 구성을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
제9항 또는 제10항 중 하나의 항에 있어서, 상기 작동전원부는 가공도체의 고압전력으로부터 드롭 다운시키는 구성을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
제9항 또는 제10항 중 하나의 항에 있어서, 상기 작동전원부는 전동차의 전력공급용 가공도체로부터 전동차의 접촉도체가 전력을 수전할 때 일어나는 아크로부터 유도되는 전력을 기전력으로 축적하여서 된 구성을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
제9항 또는 제10항 중 하나의 항에 있어서, 상기 작동전원부는 조도를 기전력으로 모으는 태양전지 또는 전동차의 주행에서 발생되는 풍력으로 기전력을 일으키는 풍력발전으로 구성을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
제10항에 있어서, 상기 모니터부는 상기 감지정보를 해석한 때에 알람을 부가하여 디스플레이 하고 수신된 복수의 감지정보를 장소와 시간별로 데이터베이스화하여 저장하는 구성을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
제10항에 있어서, 상기 데이터통신경로를 구성하는 데이터통신망은 이동하는 전동차에 설치된 무선통신장치로 구성되어서 이동하는 전동차의 무선통신장치에서 복수의 상기 데이터전송부로부터의 감지정보를 수신하는 구성을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
제10항에 있어서, 상기 데이터통신경로를 구성하는 데이터통신망은 고정된 지점에 설치된 네트워크장치로 구성되어서 복수의 상기 데이터전송부와 랜망(LAN망간 연동을 위한 스위칭부와 라우팅부를 포함한다)을 구성한 것을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
터널 천정에 고착된 복수의 애자에 설치되어 전동차의 선로에 대응되는 공중 궤도를 형성한 T바와 롱이어부로서 전동차의 전력공급용 전차선을 결속한 전차선 구조에 있어서,
상기 전차선의 결속 구조에 연결 설치되어서 전차선의 마모 여부를 검출하는 센서부와;
상기 센서부에서 마모를 인지한 때에 이를 감지신호로 변환 출력하는 변환부와;
상기 변환부로부터의 감지신호를 받아서 식별신호로 표시하는 디스플레이부를; 연동하여서 전차선에서 전차선의 마모를 감지하고 이동체에 식별신호로 제공하도록 되는 구성을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
터널 천정에 고착된 복수의 애자에 설치되어 전동차의 선로에 대응되는 공중 궤도를 형성한 T바와 롱이어부로서 전동차의 전력공급용 가공도체를 결속한 전차선 구조에 있어서,
상기 전차선의 결속 구조에 연결 설치되어서 전차선의 마모 여부를 검출하는 센서부와;
상기 센서부에서 마모를 인지한 때에 이를 감지신호로 변환 출력하는 변환부와;
상기 변환부로부터의 감지신호를 데이터통신을 통해 감지정보로 전송하는 전송부를; 연동하여서 전차선에서 전차선의 마모를 감지하고 원격지에 감지정보로 제공하도록 되는 구성을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
전동차의 전력공급용 전차선의 마모 여부를 검출하는 센서부와 상기 센서부의 출력을 감지신호로 변환하는 변환부와 상기 변환부로부터의 감지신호를 데이터통신망을 통해 감지정보로 전송하는 전송부를 결합한 센서장치를 복수개로 연동하기 위하여 구성되는 모니터 장치에 있어서,
복수개의 상기 전송부로부터 전송되는 감지정보를 수용하는 데이터통신망과; 상기 데이터통신망에 연결되어 데이터통신망으로부터 수신된 감지정보를 해석하여 복수개의 데이터로서 모니터링 하는 모니터부를; 연동하여서 원격 관제센터에서 모니터링 하도록 되는 구성을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
제1항, 제2항, 제3항, 제9항, 제10항, 제32항, 제33항 또는 제34항 중 어느 하나의 항에 있어서, 가공도체마모센서부 또는 센서부는 가공도체 또는 전차선의 궤도상 종단면에서 보아 좌 및 우로서 교호적으로 설치되어 전차선의 편위를 감지하도록 되는 구성을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
제1항, 제2항, 제3항, 제9항, 제10항, 제32항, 제33항 또는 제34항 중 어느 하나의 항에 있어서, 가공도체마모센서부 또는 센서부는 가공도체 또는 전차선의 궤도상 종단면에서 보아 좌우 양측으로 설치되어 전차선의 편위를 감지하도록 되는 구성을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
전동차의 지붕으로부터 전차선의 사이인 양력기구부에 위치하고 전차선 궤도에 대한 횡방향으로서 적어도 팬터그래프의 수전부의 가로범위로 전개되며 제어신호에 따라 상기 양력기구부에서 전차선 구조물의 높이를 측정하도록 설치되는 센서어레이부;
상기 센서어레이부로서 전차선 구조물의 높이를 측정토록 제어신호를 발생하는 센서어레이제어부;
상기 센서어레이부에 의하여 측정된 전차선 구조물의 높이 데이터를 수신하여 감지신호로 변환하는 데이터처리부;
상기 데이터처리부로부터의 출력으로서 전차선 구조물의 높이 정보를 표시하는 모니터부;로서 구성된 것을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
전동차의 지붕으로부터 전차선의 사이인 양력기구부에 위치하고 전차선 궤도에 대한 횡방향으로서 적어도 팬터그래프의 수전부의 가로범위로 전개되며 제어신호에 따라 상기 양력기구부에서 전차선 구조물의 높이를 측정하도록 설치되는 센서어레이부;
상기 센서어레이부로서 전차선 구조물의 높이를 측정토록 제어신호를 발생하고 나아가 시간에 따라 복수개로 측정토록 반복 제어할 수 있는 센서어레이제어부;
상기 센서어레이부에 의하여 측정된 전차선 구조물의 높이 데이터를 수신하여 감지신호로 변환하고 나아가 상기 복수개의 데이터를 종합하여 감지신호로 변환할 수 있는 데이터처리부;
상기 데이터처리부로부터의 출력으로서 전차선 구조물의 높이 정보를 표시하되 나아가 상기 복수개의 데이터로서 횡측, 종축, 및 수직축을 결합한 입체적 표현의 모니터를 할 수 있는 모니터부;로서 구성된 것을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
전동차의 지붕으로부터 전차선의 사이인 양력기구부에 위치하고 전차선 궤도에 대한 횡방향으로서 적어도 팬터그래프의 수전부의 가로범위로 전개되며 제어신호에 따라 상기 양력기구부에서 전차선 구조물의 높이를 측정하도록 설치되는 센서어레이부;
상기 센서어레이부로서 전차선 구조물의 높이를 측정토록 제어신호를 발생하되 시간에 따라 복수개로 측정토록 제어하는 센서어레이제어부;
상기 센서어레이부에 의하여 측정된 전차선 구조물의 높이 데이터를 수신하여 감지신호로 변환 및 상기 복수개의 데이터를 종합하여 감지신호로 변환하는 데이터처리부;
전동차의 위치 연산에 대응되는 주행상황정보를 수신하는 상황정보수신부;
상기 데이터처리부로부터의 출력으로서 전차선 구조물의 높이를 표시하되 상기 복수개의 데이터로서 횡측, 종축, 및 수직축을 결합한 입체적 표현 및 위치정보를 부가하여 모니터링 하는 모니터부;로서 구성된 것을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
제 37항 내지 제 39항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 센서어레이부는 단일 스캐닝 센서로 구성되고, 상기 센서어레이제어부는 단일 스캐닝 센서를 단순 on-off 제어하여서 데이터처리부가 데이터를 수신토록 하는 구성을 포함하는 것을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
제 37항 내지 제 39항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 센서어레이부는 전차선 궤도에 대한 횡방향으로서 적어도 팬터그래프의 수전부의 가로범위로 전개되되 적어도 전차선과 전차선을 지지하는 결합부를 구분해서 각각의 높이가 측정될 수 있도록 간격분해능을 갖는 복수개의 센서로서 설치되고,
상기 센서어레이제어부는 상기 센서어레이부에서의 복수개의 센서가 순차 작동되도록 스위프제어하는 스위프제어부의 구성을 더 포함하며,
상기 데이터처리부는 상기 센서어레이부에서의 복수개의 센서가 순차 작동되는데 따른 데이터를 순차 수신하여 종합하는 구성을 포함하는 것을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
제 37항 내지 제 39항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 센서어레이부, 센서어레이제어부, 데이터처리부 또는 모니터부에는 센서 설치형상의 기울기 또는 복수의 센서에 대한 특성의 차이를 정렬하는 교정프로그램을 포함하는 것을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
제 37항 내지 제 39항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 전차선 구조물에는 상기 센서어레이부에서 상기 전차선 구조물의 높이를 측정하는 대상물체로 될 수 있는 적어도 하나 이상의 반사판을 전차선 구조물에 보조기구로서 설치하는 구성을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치.
전동차의 지붕으로부터 전차선의 사이인 양력기구부에 위치하고 전차선 궤도에 대한 횡방향으로서 적어도 팬터그래프의 수전부의 가로범위로 전개되며 제어신호에 따라 상기 양력기구부에서 전차선 구조물의 높이를 측정하도록 설치되는 센서어레이부가 포함된 전차선 상태 검사 장치의 센서어레이부에 대한 측정대상물체로서, 적어도 하나 이상의 반사판을 고착 형태의 전차선 구조물에 부가하는 구성을 포함하는 것을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치의 보조 장치.
전동차의 지붕으로부터 전차선의 사이인 양력기구부에 위치하고 전차선 궤도에 대한 횡방향으로서 적어도 팬터그래프의 수전부의 가로범위로 전개되며 제어신호에 따라 상기 양력기구부에서 전차선 구조물의 높이를 측정하도록 설치되는 센서어레이부가 포함된 전차선 상태 검사 장치의 센서어레이부에 대한 측정대상물체로서, 적어도 하나 이상의 반사판을 현수 형태의 전차선 구조물에 부가하는 구성을 포함하는 것을 특징으로 하는 전차선 상태 검사 장치의 보조 장치.