KR20150035359A - 부유식교량 설치시스템 - Google Patents

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KR20150035359A
KR20150035359A KR20140033331A KR20140033331A KR20150035359A KR 20150035359 A KR20150035359 A KR 20150035359A KR 20140033331 A KR20140033331 A KR 20140033331A KR 20140033331 A KR20140033331 A KR 20140033331A KR 20150035359 A KR20150035359 A KR 20150035359A
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부경대학교 산학협력단
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    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D15/00—Movable or portable bridges; Floating bridges
    • E01D15/14—Floating bridges, e.g. pontoon bridges

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Abstract

본 발명에 따른 부유식교량 설치시스템은, 각 부유체에 개별적으로 연결되어 권선되는 다수개의 와이어가 갖추어진 윈치장치로 이루어진다.
또한, 본 발명에 따른 부유식교량 설치시스템은, 부유체의 위치 및 각도를 측정하는 계측수단과, 계측수단에 의해 파악된 부유체의 위치 내지는 각도정보를 분석하여 제어신호를 발생하는 제어수단과, 제어수단의 제어신호에 의해 가동되어 부유체가 추진되도록 하는 추진수단을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 계측수단은 상기 각 부유체에 구비되어 기준점 역할을 하는 각각의 포인트마크와, 상기 포인트마크를 촬상하는 측정카메라와, 측정카메라에 의해 얻어지는 화상정보로 각 부유체의 위치변화를 파악하는 모니터링장치로 이루어진다.
상기 제어수단은 부유체의 위치변화에 따른 위치보정값을 도출하는 연산회로와, 연산회로에 의해 도출된 위치보정값에 따른 제어신호를 추진수단에 전달하는 송신유닛을 포함하여 이루어진다.
상기 계측수단은 부유체에 구비된 다수개의 거리센서로 이루어질 수 있다.
상기 제어수단은 서로 조합 설정된 양 거리센서의 작용에 의해 감지된 양 거리센서간의 거리변동값을 이용하여 부유체의 각도변화값을 계산하여 각도변화값에 따른 각도보정값을 도출하는 연산회로와, 연산회로에 의해 도출된 각도보정값에 따른 제어신호를 추진수단에 전달하는 송신유닛을 포함하여 이루어진다.
상기 추진수단은 상기 부유체에 구비되며, 상기 제어수단으로부터 송신되는 제어신호에 따라 방향조작 및 추진작동이 원격제어되어 부유체를 추진하는 추진체모듈로 이루어지거나, 상기 부유체와 별개로 구성되며, 상기 제어수단으로부터 송신되는 제어신호에 따라 작동이 원격제어되어 부유체를 추진하는 터그보트로 이루어질 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 따른 부유식교량 설치시스템에 의하면 신속하고 안정적으로 부유식교량을 설치할 수 있게 됨으로써 긴급복구 상황 내지는 전시상황에서 많은 도움이 된다는 이점이 있다.

Description

부유식교량 설치시스템{installation system of floating bridge}
본 발명은 재해 등을 원인으로 하는 긴급 복구상황 내지는 전시 상황에서 사용되는 부유식교량을 설치하기 위한 부유식교량 설치시스템에 관한 것이다.
홍수 등의 자연환경에 의한 피해, 또는 전시상황에서 기존의 교량이 파괴되었거나, 교량이 존재하지 않는 환경에서 일시적으로 교량이 필요한 경우에 부유식교량이 사용되고 있다.
종래 부유식교량을 설치하는 방법은, 도 1에 나타난 것과 같이 다수개의 부유체(10)를 운반용 트럭 등으로 강기슭의 시작점까지 이송하여 슬라이딩 방식으로 수면으로 떨어뜨리고, 터그보트(20)를 이용하여 각 부유체(10)를 적절한 위치로 배열하면, 작업자가 각각의 부유체(10)를 직접 연결하여 반대편 강가까지 이어나가는 방식으로 이루어진다.
이때, 유속이 강한 경우에는 각 부유체(10)들간의 정렬이 흐트러지지 않도록 터그보트(20)로 부유체(10)를 지속적으로 밀어서 부유체(10)가 위치를 유지토록 해야 하는데, 이러한 작업이 터그보트(20)를 운전하는 작업자의 조작에만 의존되어 진행되므로, 원활한 작업진행을 위해서는 상당한 수준의 숙련도를 필요로 한다는 문제점이 있다.
또한, 종래기술에 의하면, 터그보트(20)를 이용한 부유체(10)의 정렬작업은 물론이고, 부유체(10)를 연결하는 작업이 수상에서 그대로 노출되므로, 작업이 신속하게 이루어지지 않을 경우, 적군에게 발각될 위험이 그 만큼 높아진다는 문제점이 발생하게 된다.
본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서,
1) 부유체를 연결하는 작업이 지상에서 이루어지고, 수면에서의 부유체 정렬이 케이블에 의해 일괄적으로 이루어지는 부유식교량 설치시스템의 제공을 목적으로 한다.
2) 부유체를 연결하는 작업이 지상에서 이루어지고, 수면에서의 부유체 정렬이 계측수단과 제어수단 및 추진수단의 연계작동에 의해 자동으로 이루어지는 부유식교량 설치시스템의 제공을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 제공되는 본 발명에 따른 부유식교량 설치시스템은, 서로 결속가능토록 구성된 다수개의 부유체와, 상기 각 부유체에 개별적으로 연결되며, 개별적으로 권선되는 다수개의 와이어가 갖추어진 윈치장치를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 부유식교량 설치시스템은, 서로 결속가능토록 구성된 다수개의 부유체와, 상기 부유체의 위치 및 각도를 측정하는 계측수단과, 상기 계측수단에 의해 파악된 부유체의 위치 내지는 각도정보를 분석하여 제어신호를 발생하는 제어수단과, 상기 제어수단의 제어신호에 의해 가동되어 부유체가 추진되도록 하는 추진수단을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 계측수단은 상기 각 부유체에 구비되어 기준점 역할을 하는 각각의 포인트마크와, 일측 강변에 설치되어 상기 포인트마크를 촬상하는 측정카메라와, 상기 측정카메라에 의해 얻어지는 화상정보를 기준으로 각 부유체의 위치변화를 파악하는 모니터링장치를 포함하여 이루어진다.
상기 제어수단은 상기 부유체의 위치변화에 따른 위치보정값을 도출하는 연산회로와, 상기 연산회로에 의해 도출된 위치보정값에 따른 제어신호를 상기 추진수단에 전달하는 송신유닛을 포함하여 이루어진다.
상기 계측수단은 각 부유체의 동일한 위치에 배치되는 다수개의 거리센서를 포함하여 이루어지며, 일측 부유체에 구비된 특정한 거리센서는 인접된 타측 부유체에 구비된 특정한 거리센서에 대해서만 반응하도록 조합 설정됨으로써 조합된 양 거리센서간의 거리변동값이 측정 가능토록 구성된다.
상기 제어수단은 서로 조합 설정된 양 거리센서의 작용에 의해 감지된 양 거리센서간의 거리변동값을 이용하여 각 부유체의 각도변화값을 계산하여 각도변화값에 따른 각도보정값을 도출하는 연산회로와, 상기 연산회로에 의해 도출된 각도보정값에 따른 제어신호를 상기 추진수단에 전달하는 송신유닛을 포함하여 이루어진다.
상기 추진수단은 상기 부유체에 구비되며, 상기 제어수단으로부터 송신되는 제어신호에 따라 방향조작 및 추진작동이 원격제어되어 부유체를 추진하는 추진체모듈로 이루어지거나, 상기 부유체와 별개로 구성되며, 상기 제어수단으로부터 송신되는 제어신호에 따라 작동이 원격제어되어 부유체를 추진하는 터그보트로 이루어질 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 따른 부유식교량 설치시스템에 의하면 신속하고 안정적으로 부유식교량을 설치할 수 있게 됨으로써 긴급복구 상황 내지는 전시상황에서 많은 도움이 된다는 이점이 있다.
도 1은 종래기술에 의한 부유식교량을 설치하는 방법을 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 부유식교량 설치시스템에 의한 부유식교량 설치상태를 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 의한 부유식교량 설치시스템에서 영상측정방식의 계측수단이 적용된 구성을 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 의한 부유식교량 설치시스템에 있어서, 영상측정방식의 계측수단에 적용되는 포인트마크의 구성을 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 의한 부유식교량 설치시스템에서 영상측정방식의 계측수단에 의한 계측방식을 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 의한 부유식교량 설치시스템에서 거리감지방식의 계측수단에 의한 계측방식을 나타낸 예시도이다.
이하, 본 발명의 구체적인 내용을 첨부된 도 2부터 도 6 까지를 참조로 하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 제1실시예에 따른 부유식교량 설치시스템은, 도 2에 나타난 것과 같이, 서로 결속가능토록 구성된 다수개의 부유체(10)와, 상기 각 부유체(10)에 개별적으로 연결되며, 개별적으로 권선되는 다수개의 와이어(32)가 갖추어진 윈치장치(30)를 포함하여 이루어진다.
이에 따라 부유식교량을 설치하는 방법은 다음과 같다.
우선, 일측 강변에 배치된 상기 윈치장치(30)로부터 인출된 각각의 와이어(32)와 각각의 부유체(10)를 개별적으로 연결한다.
이어서, 상기 각 와이어(32)와 각각 연결된 다수개의 부유체(10)를 순차적으로 서로 결속하면서, 서로 결속된 부유체(10)를 강물에 입수되도록 밀어낸다.
입수된 부유체(10)들이 반대측 강변의 도하지점에 도달하기까지 각 부유체(10)에 연결된 각 와이어(32)를 개별적으로 제어하여 각 부유체(10)의 정렬상태가 유지되도록 한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 부유식교량 설치시스템은, 서로 결속가능토록 구성된 다수개의 부유체와, 상기 부유체의 위치 내지는 각도를 측정하는 계측수단과, 상기 계측수단에 의해 파악된 부유체의 위치 및 각도정보를 분석하여 제어신호를 발생하는 제어수단과, 상기 제어수단의 제어신호에 의해 가동되어 각 부유체가 추진되도록 하는 추진수단을 포함하여 이루어진다.
상기 계측수단은 측정카메라를 이용한 이른바 영상측정방식과, 거리센서에 의한 이른바 거리감지방식으로 이루어질 수 있다.
여기서, 영상측정방식의 계측수단은 도 3에 나타난 것과 같이 상기 각 부유체(11)(12)(13)(14)에 구비되는 각각의 포인트마크(40)와, 일측 강변에 설치되며 상기 각 부유체(11)(12)(13)(14)의 포인트마크(40)를 촬상하는 측정카메라(42)와, 상기 측정카메라(42)에 의해 얻어지는 화상정보를 기준으로 각 부유체(11)(12)(13)(14)의 위치변화를 파악하는 모니터링장치(44)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 도 4에 나타난 것과 같이 각 포인트마크(40)는 각 부유체(11)(12)(13)(14)의 위치측정의 기준점 역할을 하는 것으로서, 부유체(11)(12)(13)(14)의 중심위치에 배치되는 것이 바람직하다.
영상측정방식의 계측수단과 조합되는 제어수단은, 상기 부유체(11)(12)(13)(14)의 위치변화에 따른 위치보정값을 도출하는 연산회로와, 상기 연산회로에 의해 도출된 위치보정값에 따른 제어신호를 상기 추진수단에 전달하는 송신유닛(50)으로 이루어진다.
거리감지방식의 계측수단은 각 부유체(11)(12)(13)(14)의 동일한 위치에 배치되는 다수개의 거리센서를 포함하여 이루어지며, 일측 부유체에 구비된 특정한 거리센서는 인접된 타측 부유체에 구비된 특정한 거리센서에 대해서만 반응하도록 조합 설정됨으로써 조합된 양 거리센서간의 거리변동값이 측정 가능토록 구성된다.
즉, 예시적으로 도 에 나타난 것과 같이 부유체(11)(12)(13)(14)의 각 모서리에 거리센서가 배치되는 경우, 제1부유체(11)의 도면상 좌측 상단의 거리센서(111)에 대해서는 이에 가장 근접한 제2부유체(12)의 도면상 좌측 하단의 거리센서(121)만이 반응되도록 설정되고, 제1부유체(11)의 도면상 우측 상단의 거리센서(112)에 대해서는 제2부유체(12)의 도면상 우측 하단의 거리센서(122)만이 반응되도록 설정된다.(도 6 참조)
거리감지방식의 계측수단과 조합되는 제어수단은 서로 조합 설정된 양 거리센서의 작용에 의해 감지된 양 거리센서간의 거리변동값을 이용하여 각 부유체(10)의 각도변화값을 계산하여 각도변화값에 따른 각도보정값을 도출하는 연산회로와, 상기 연산회로에 의해 도출된 각도보정값에 따른 제어신호를 상기 추진수단에 전달하는 송신유닛(50)을 포함하여 이루어진다.
상기 추진수단은 상기 부유체(10)에 구비되며, 상기 제어수단으로부터 송신되는 제어신호에 따라 방향조작 및 추진작동이 원격제어되어 부유체(10)를 추진하는 추진체모듈(미도시)로 이루어거나, 상기 부유체(10)와 별개로 구성되며 상기 제어수단으로부터 송신되는 제어신호에 따라 작동이 원격제어되어 부유체(10)를 추진하는 터그보트(20)로 이루어질 수 있다.
본 발명의 제2실시예에 의한 부유식교량 설치시스템에 의하여 부유식 교량을 설치하는 방법은 다음과 같다.
1) 영상측정방식의 계측수단을 이용하는 방법은 다음과 같다.(도 5 참조)
예시적으로 4개의 부유체(11)(12)(13)(14)를 사용하는 경우, 각 부유체(11)(12)(13)(14)를 지상에서 결속한 다음 입수되도록 하고, 모든 부유체(11)(12)(13)(14)가 입수된 상태에서, 제1부유체(11)(가장 마지막으로 입수되어 측정카메라와 가장 근접한 부유체)는 지상에 설치된 측정카메라(42)의 촬상기준선(421)과 일치되도록 정렬되는 것으로 설정한다.
여기서, 제1부유체(11)를 제외한 나머지 부유체 즉, 제2~제4 부유체(12)(13)(14)의 정렬이 비틀어짐으로써 촬상기준선(421)에 대해 어긋난 각도는 측정카메라(42)에 의해 촬상된 각 부유체(11)(12)(13)(14)의 포인트마크(40)에 의해 형성되는 기준점(P0)(P1)(P2)(P3)의 위치를 통해 파악된다.
그리고, 강기슭의 출발선(S)과, 정렬이 어긋난 제2~제4 부유체(12)(13)(14)의 각 기준점(P1)(P2)(P3)간의 거리는 이미 파악된 부유체(12)(13)(14)를 길이를 기준으로 하는 개략값으로 이미 설정되어 있다.
따라서, 이와 같은 상황에서
θ1: 촬상기준선(421)과 제2부유체(12)의 기준점(P1)이 이루는 각도
θ2: 촬상기준선(421)과 제3부유체(13)의 기준점(P2)이 이루는 각도
θ3: 촬상기준선(421)과 제4부유체(14)의 기준점(P3)가 이루는 각도
L1: 출발선(S)과 제2부유체(12)의 기준점(P1) 사이의 거리
L2: 출발선(S)과 제3부유체(13)의 기준점(P2) 사이의 거리
L3: 출발선(S)과 제4부유체(14)의 기준점(P3) 사이의 거리
L1x: 제2부유체(12)의 기준점(P1)이 촬상기준선(421)에서 벗어난 거리
L2x: 제3부유체(13)의 기준점(P2)이 촬상기준선(421)에서 벗어난 거리
L3x: 제4부유체(14)의 기준점(P3)이 촬상기준선(421)에서 벗어난 거리
라 할때 , 각 부유체(12)(13)(14)의 기준점(P1)(P2)(P3)이 촬상기준선(421)에서 벗어난 거리, 즉 각 부유체(12)(13)(14)의 위치변화값은 다음과 같은 식으로 연산회로에서 간단히 계산된다.
L1x = L1sinθ1
L2x = L2sinθ2
L3x = L3sinθ3
그리고, 이와 같은 각 부유체(12)(13)(14)의 위치변화값의 역방향값이 위치보정값이 된다.
송신유닛(50)에서는 연산회로에서 도출된 위치보정값에 따른 제어신호를 추진수단에 송신하게 되고, 추진수단에서는 이러한 제어신호를 받아서 각 부유체(12)(13)(14)를 추진함으로써 부유체(12)(13)(14)들이 정렬되도록 한다.
2) 거리감지방식의 계측수단을 이용하는 방법은 다음과 같다.(도 6 참조)
우선, 각 부유체(11)(12)(13)(14)를 지상에서 결속한 다음 입수되도록 하고, 모든 부유체(11)(12)(13)(14)가 입수된 상태에서, 각 부유체(11)(12)(13)(14)들간의 정렬이 비틀어짐으로써 인접된 부유체간에 상대각도 변화가 발생하게 되는데, 이때의 상대각도는 서로 인접하여 상호반응하도록 설정된 양 거리센서에 의한 거리변화에 의해 파악된다.
시계방향으로 증가하는 각도를 양(+), 반시계방향으로 증가하는 각도를 음(-) 이 되도록 설정한다.
그리고, 제1부유체(11)(가장 마지막으로 입수되어 입수지점과 가장 근접한 부유체)의 도면상 좌측선단에서 연장되는 가상의 기준선(100)을 기준으로 하고, 각 부유체(11)(12)(13)(14)의 도면상 우측 상단을 기준점(P0)(P1)(P2)(P3)으로 설정하는 경우,
Lx: 각 부유체(11)(12)(13)(14)의 가로길이
Ly: 각 부유체(11)(12)(13)(14)의 세로길이
L1x: 제2부유체(12)의 기준점(P1)이 기준선(100)에서 벗어난 거리
L2x: 제3부유체(13)의 기준점(P2)이 기준선(100)에서 벗어난 거리
L3x: 제4부유체(14)의 기준점(P3)이 기준선(100)에서 벗어난 거리
라 할 때, 각 부유체(12)(13)(14)의 기준점(P1)(P2)(P3)이 기준선(100)에서 벗어난 거리, 즉 각 부유체(12)(13)(14)의 위치변화값은 다음과 같은 식으로 연산회로에서 간단히 계산된다.
L1x = Lx + Lysinθ1
L2x = L1x + Lysin(θ1 + θ2)
L2x = L2x + Lysin(θ1 + θ2 - θ3)
그리고, 이와 같은 부유체(12)(13)(14)의 위치변화값의 역방향이 위치보정값이 된다.
송신유닛(50)에서는 연산회로에서 도출된 위치보정값에 따른 제어신호를 추진수단에 송신하게 되고, 추진수단에서는 이러한 제어신호를 받아서 부유체(12)(13)(14)를 추진함으로써 부유체(12)(13)(14)들이 정렬되도록 한다.
거리감지방식의 계측수단을 이용하는 방법은, 하천의 폭이 길어서 교량의 구성을 위해 설치되어야 하는 부유체의 개수가 많거나, 악천후나 야간시와 같이 안정된 가시거리가 확보되지 않는 상황에서, 영상측정방식의 계측수단을 이용한 방법에 비해 유용하게 사용될 수 있다.
10, 11, 12, 13, 14: 부유체 20: 터그보트
30: 윈치장치 32: 와이어
40: 포인트마크 44: 모니터링 장치
42: 측정카메라 421: 촬상기준선
50: 송신유닛

Claims (7)

  1. 서로 결속가능토록 구성된 다수개의 부유체와,
    상기 각 부유체에 개별적으로 연결되며, 개별적으로 권선되는 다수개의 와이어가 갖추어진 윈치장치
    를 포함하여 이루어지며,
    일측 강변에 배치된 상기 윈치장치로부터 인출된 각각의 와이어와 각각의 부유체를 개별적으로 연결함과 더불어,
    상기 각 와이어와 각각 연결된 다수개의 부유체를 순차적으로 서로 결속하고,
    서로 결속된 부유체를 강물에 입수되도록 밀어내면서,
    입수된 부유체들이 반대측 강변의 도하지점에 도달하기까지 각 부유체에 연결된 각 와이어를 개별적으로 제어하여 각 부유체의 정렬상태가 유지되도록 하는 것
    을 특징으로 하는 부유식교량 설치시스템.

  2. 제1항에 있어서,
    상기 부유체가 입수되어 입수지점으로부터 멀어짐에 따라 각 부유체와 연결된 각 와이어가 점진적으로 인출되면서 그 길이가 개별적으로 차등 연장되어 각 부유체들의 입수거리에 맞게 조절되도록 하는 것
    을 특징으로 하는 부유식교량 설치시스템.
  3. 서로 결속가능토록 구성된 다수개의 부유체와,
    상기 부유체의 위치 및 각도를 측정하는 계측수단과,
    상기 계측수단에 의해 파악된 부유체의 위치 내지는 각도정보를 분석하여 제어신호를 발생하는 제어수단과,
    상기 제어수단의 제어신호에 의해 가동되어 부유체가 추진되도록 하는 추진수단을 포함하여 이루어지는
    부유식교량 설치 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 계측수단은
    상기 각 부유체에 구비되어 기준점 역할을 하는 각각의 포인트마크와,
    일측 강변에 설치되어 상기 포인트마크를 촬상하는 측정카메라와,
    상기 측정카메라에 의해 얻어지는 화상정보를 기준으로 각 부유체의 위치변화를 파악하는 모니터링장치를 포함하여 이루어지며,
    상기 제어수단은
    상기 부유체의 위치변화에 따른 위치보정값을 도출하는 연산회로와,
    상기 연산회로에 의해 도출된 위치보정값에 따른 제어신호를 상기 추진수단에 전달하는 송신유닛
    을 포함하여 이루어지는 부유식교량 설치시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 계측수단은
    각 부유체의 동일한 위치에 배치되는 다수개의 거리센서를 포함하여 이루어지며,
    일측 부유체에 구비된 특정한 거리센서는 인접된 타측 부유체에 구비된 특정한 거리센서에 대해서만 반응하도록 조합 설정됨으로써 조합된 양 거리센서간의 거리변동값이 측정 가능토록 구성되며
    상기 제어수단은
    서로 조합 설정된 양 거리센서의 작용에 의해 감지된 양 거리센서간의 거리변동값을 이용하여 각 부유체의 각도변화값을 계산하여 각도변화값에 따른 각도보정값을 도출하는 연산회로와,
    상기 연산회로에 의해 도출된 각도보정값에 따른 제어신호를 상기 추진수단에 전달하는 송신유닛
    을 포함하여 이루어지는 부유식교량 설치시스템.
  6. 제3항에 있어서, 상기 추진수단은
    상기 부유체에 구비되며, 상기 제어수단으로부터 송신되는 제어신호에 따라 방향조작 및 추진작동이 원격제어되어 부유체를 추진하는 추진체모듈로 이루어지는 것
    을 특징으로 하는 부유식교량 설치시스템.
  7. 제3항에 있어서, 상기 추진수단은
    상기 부유체와 별개로 구성되며, 상기 제어수단으로부터 송신되는 제어신호에 따라 작동이 원격제어되어 부유체를 추진하는 터그보트로 이루어지는 것
    을 특징으로 하는 부유식교량 설치시스템.
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