KR20160049641A - 강체전차선 모니터링 장치 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 강체전차선 모니터링 장치 및 시스템에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 강체전차선에 있어서 전차선이 강체에 정확히 고정되어 있는지 여부, 즉 강체와 전차선의 정합성 상태와 전차선의 마모도를 측정할 수 있는 강체전차선 모니터링 장치 및 시스템에 관한 것이다.

Description

강체전차선 모니터링 장치 및 시스템{rigid bar monitering apparatus and system}
본 발명은 강체전차선 모니터링 장치 및 시스템에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 강체전차선에 있어서 전차선이 강체에 정확히 고정되어 있는지 여부, 즉 강체와 전차선의 정합성 상태와 전차선의 마모도를 측정할 수 있는 강체전차선 모니터링 장치 및 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 전기철도는 다른 교통수단에 비하여 신속하고 정확하며 안정적인 장점으로 인해 많은 사람이 이용하고 있으며, 더욱이 최근에 고속철도가 널리 이용되면서 안전하고 편리한 대중교통수단으로서 각광을 받고 있다.
고속철도의 개통과 더불어 21세기 신교통 수단으로 주목받고 있는 전기철도는 최근 전기철도의 고속화, 대용량화 및 운전 시간 간격의 단축으로 인해 전차선로의 성능과 신뢰도 그리고, 안전성 향상의 필요성이 요구되고 있다.
여기서 전차선로는 선로를 운행하는 전동차의 집전장치와 접촉하여 전력을 공급하기 위한 전차선 등의 선로와 이에 부속하는 설비를 총칭하는 것으로 정의될 수 있다.
전동차의 주행시 필요한 전력은 전차선로 및 차량의 팬터그라프(pantograph)의 집전장치를 통하여 공급받게 되는데, 전동차에 전기를 공급하는 전차선로는 전기를 급전하는 방식에 따라 분류되고 있다.
구체적으로, 상기 전차선로는 가공식(Overhead Catenary System)과 제3 궤조식(Third Rail System)으로 구분될 수 있고, 가공식 전차선로는 다시 강체 조가 방식과 현수 조가 방식으로 구분된다.
여기서, 현수 조가 방식은 조가선을 이용하여 전차선을 가선하는 방식으로 일반적으로 지상 구간에 적용되고 있는데, 전차선과 조가선 및 드로퍼선을 함께 가선해야 하고, 장력 조절 장치 등 주변 장치가 필요하기 때문에 소요 가선고가 높고, 복잡하여 터널 구간에 적용이 어려운 단점이 있다.
즉, 현수 조가 방식 전차선로를 터널 구간에 적용하기 위해서는 터널 단면적이 대폭적으로 증가하여야 하기 때문에 건설비가 과다하게 소요되며, 또한 설치공간이 협소하므로 일상점검 및 유지보수가 용이하지 못한 단점이 있다.
상기 제3 궤조식은 급전용 레일을 노면 상 또는 측면에 설치하여 전력을 공급하는 방식으로, 터널과 같이 협소한 공간상에 설치될 수 있는 이점이 있으나, 급전용 레일이 지면에 배치되는 특성상 감전의 위험이 커 일부 특수한 구간에만 적용되고 있다.
한편, 상기 강체 조가 방식은 전차선을 강체에 일체화시켜 브래킷과 같은 별도의 구조물을 이용해 설치하는 것으로, 조가선이 요구되지 않고, 별도의 장력 유지 장치가 필요치 않으므로 터널 등 공간이 협소하여 설치가 어려운 구간에 적용되고 있다.
실제로, 상기 강체 조가 방식에 의한 전차선, 즉 강체전차선의 높이는 강체와 전차선을 포함하여 약 90 내지 120mm 정도이며, 저전압(DC 750V 또는 1500V)에서 지지물 및 전기적 이격을 고려한 전차선의 집전 접촉과 터널 상부 천장 사이의 소요 높이는 약 500mm 정도에 불과하다.
따라서, 강체전차선은 설치 소요공간이 작으므로 신설 터널에서 건설비용을 대폭 경감할 수 있으며, 터널 내부에서의 유지보수 작업에 있어서도 매우 유리한 장점이 있다.
강체전차선은 Rigid Bar 를 줄여 R-Bar 라고 표현하는데, 이중 단면의 형상이 T자와 유사한 형태의 강체전차선은 특별히 T-Bar라고 불리우고 있다. 상기 R-Bar가 T-Bar에 비하여 시공성, 집전 성능이 우수하여 많이 사용되고 있지만, 국내에서는 DC 구간에는 T-Bar를 적용하고, AC 구간에는 R-Bar를 적용하고 있다.
상기 강체전차선은 전동차에 전력을 공급할 수 있는 도체의 역할을 해야하기 때문에 가벼운 알루미늄 합금 재질을 주로 적용하고 있으며, 주변 온도 변화에 따라 팽창과 수축이 발생하므로 이러한 팽창과 수축을 허용하면서 연결 지지되어야 한다.
도 1은 강체전차선의 일 실시예에 따른 단면을 개략적으로 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 강체전차선(50)은 전차선(54)을 고정하는 강체(52)와 상기 강체(52)에 결합된 전차선(54)으로 이루어질 수 있고, 예를 들어, 상기 강체(52)의 하부 프레임(52a) 말단 돌출부가 상기 전차선(54)의 홈부(54a)에 삽입되도록 상기 전차선(54)을 길이방향으로 상기 강체(52)의 하부 프레임(52a) 사이에 밀어 넣어 일체화시키는 방식으로 상기 전차선(54)을 상기 강체(52)에 결합시킬 수 있다.
그러나, 상기 전차선(54)을 상기 강체(52)의 하부 프레임(52a) 사이에 밀어 넣는 과정에서 상기 전차선(54)과 상기 강체(52)가 부분적으로 불완전하게 결합되거나, 전동차의 운행 중 전동차의 진동이 팬터그래프를 통해 상기 강체(52)에 전달됨으로써 상기 전차선(54)과 상기 강체(52)의 결합이 부분적으로 해체될 수 있다.
나아가, 상기 강체(52)와 상기 전차선(54)의 불완전 결합 또는 부분적 해체로 인해 상기 전차선(54)의 부분적 처짐이 발생하면, 철도차량이 지나가면서 상기 전차선(54)의 처진 부위의 마모가 증가할 수 있고, 상기 전차선(54)과 철도차량의 팬터그라프와의 접촉 이상으로 인해 아크가 발생하면서 온도가 상승할 수 있는데 아크가 발생되는 지점은 지속적으로 아크가 발생하기 때문에 전차선(54)의 손상이 집중될 수 있다.
따라서, 상기 강체(52)와 상기 전차선(54)의 결합 상태를 나타내는 정합성과 상기 전차선(54)의 마모 상태를 지속적으로 모니터링하는 것이 필요하지만, 강체전차선은 일반적으로 긴 구간에 걸쳐 설치되기 때문에 육안에 의한 감시가 용이하지 않으며, 일반적인 센서를 사용하는 경우에는 강체전차선을 흐르는 전류에 의해 발생하는 자기장으로 인해 간섭이 발생하여 정확한 센싱이 이루어지지 않을 수 있다.
상기 강체전차선의 상태를 자동으로 모니터링하기 위한 장치로서 머신비전, 스테레오비전 등을 이용하여 전차선 영상을 촬영함으로써 전차선의 상태를 분석하는 전차선 측정시스템이 사용되고 있으나, 이러한 전차선 측정시스템은 전차선의 영상을 촬영하는 머신비젼 등을 철도차량의 상부에 설치해야 하기 때문에 해당 철도차량이 고장난 경우 전차선 상태를 측정하는 것이 불가능하고, 나아가 다소 원거리에서 강체전차선의 영상을 촬영하기 때문에 전차선과 강체의 정합성은 파악하기 어렵다.
따라서, 강체전차선에 있어서 강체와 전차선의 결합 상태의 정합성 및 전차선의 마모도를 자동으로 그리고 정확하게 측정할 수 있고, 안전하고 용이하게 강체전차선을 모니터링할 수 있는 강체전차선 모니터링 장치 및 이를 포함하는 강체전차선 모니터링 시스템이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 강체전차선에 있어서 강체와 전차선의 결합 상태의 정합성 및 전차선의 마모도를 자동으로 그리고 정확하게 측정할 수 있는 강체전차선 모니터링 장치 및 이를 포함하는 강체전차선 모니터링 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 강체에 직접 부착하여 안전하고 용이하게 강체전차선의 상태를 모니터링 할 수 있는 강체전차선 모니터링 장치 및 이를 포함하는 강체전차선 모니터링 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,
강체 및 상기 강체에 결합된 전차선을 포함하는 강체전차선의 상태를 모니터링하는 강체전차선 모니터링 장치에 있어서, 하우징; 상기 하우징에 결합되고, 상기 강체전차선 모니터링 장치가 상기 강체에 부착된 상태로 상기 강체전차선의 길이방향을 따라 자동 또는 수동으로 이동 가능하도록 하는 강체부착부; 및 상기 강체와 상기 전차선의 결합 부분의 단면 형상을 측정하는 측정부를 포함하는, 강체전차선 모니터링 장치를 제공한다.
여기서, 상기 하우징은 상기 강체의 양 측부 중 하나 이상에 대향하도록 배치되는 하나 이상의 측면 플레이트를 포함하고, 상기 강체부착부는 상기 측면 플레이트에 결합된 하나 이상의 제1 축부재 및 상기 제1 축부재에 연결되어 상기 제1 축부재의 축을 중심으로 회전하고 상기 제1 축부재의 축방향을 따라 좌우로 이동함에 따라 상기 강체의 측부에 형성된 지지면을 지지하거나 지지하지 않는 메인 휠을 포함하는 것을 특징으로 하는, 강체전차선 모니터링 장치를 제공한다.
또한, 상기 강체부착부는 상기 측면 플레이트에 결합된 하나 이상의 제2 축부재 및 상기 제2 축부재에 연결되어 상기 제2 축부재의 축을 중심으로 회전하는 서브 휠을 추가로 포함하고, 상기 서브 휠은 상기 강체의 하부에 형성된 홈부에 삽입되는 외곽 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 강체전차선 모니터링 장치를 제공한다.
그리고, 상기 제1 축부재, 상기 제2 축부재, 또는 이들 모두는 상기 측면 플레이트에 결합하기 위해 볼트 및 상기 볼트의 수나사에 대응하는 암나사를 갖는 너트를 포함하는 것을 특징으로 하는, 강체전차선 모니터링 장치를 제공한다.
나아가, 상기 메인 휠은 제1 축부재를 구성하는 볼트의 수나사에 대응하는 암나사를 포함하여 제1 축부재의 축을 중심으로 회전함으로써 상기 축 방향을 따라 좌우로 이동하는 것을 특징으로 하는, 강체전차선 모니터링 장치를 제공한다.
또한, 상기 강체부착부는 제1 축부재를 구성하는 축을 감싸는 스프링 부재를 추가로 포함하고, 상기 스프링 부재의 수축 및 팽창에 의해 상기 메인 휠이 상기 축 방향을 따라 좌우로 이동하는 것을 특징으로 하는, 강체전차선 모니터링 장치를 제공한다.
그리고, 상기 강체부착부는 상기 강체전차선 모니터링 장치가 상기 강체에 부착 또는 분리될 수 있도록 상기 측면 플레이트의 일부를 접거나 펴는 경첩을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 강체전차선 모니터링 장치를 제공한다.
한편, 상기 강체부착부는 상기 메인 휠, 상기 서브 휠, 또는 이들 모두를 회전시키는 모터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 강체전차선 모니터링 장치를 제공한다.
여기서, 상기 강체부착부는 상기 메인 휠, 상기 서브 휠, 또는 상기 모터의 회전수를 측정하는 엔코더를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 강체전차선 모니터링 장치를 제공한다.
또한, 상기 강체부착부는 상기 모터를 제어하는 제어부, 상기 엔코더로부터 측정된 상기 회전수를 강체전차선 모니터링 장치의 이동 거리 및 이에 따른 강체전차선 모니터링 장치의 위치로 환산하는 연산부, 상기 연산부에 의해 측정된 강체전차선 모니터링 장치의 위치에 관한 정보를 외부 장치로 유선 또는 무선 송신하는 송신부, 및 상기 강체전차선 모니터링 장치의 위치에 관한 정보를 표시하는 디스플레이부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 강체전차선 모니터링 장치를 제공한다.
그리고, 상기 측정부는 상기 강체와 상기 전차선의 결합 부분의 단면 형상을 측정할 수 있는 하나 이상의 레이저 스캐너를 포함하는 것을 특징으로 하는, 강체전차선 모니터링 장치를 제공한다.
나아가, 상기 레이저 스캐너는 상기 강체와 상기 전차선의 결합 부분에 다양한 각도로 레이저를 조사하는 발광부, 상기 발광부로부터 발광된 후 상기 결합 부분으로부터 반사된 레이저를 수광하는 수광부, 및 상기 발광부로부터 발광된 레이저가 상기 수광부로 수광된 시간에 관한 데이터를 수집하고 분석함으로써 상기 강체와 상기 전차선의 결합 부분의 단면 형상을 측정하는 데이터 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 강체전차선 모니터링 장치를 제공한다.
여기서, 상기 측정부는 상기 강체와 상기 전차선의 양 측방 하부에서 레이저를 조사하도록 상기 레이저 스캐너를 2개 포함하는 것을 특징으로 하는, 강체전차선 모니터링 장치를 제공한다.
한편, 상기 측정부는 상기 레이저 스캐너에 전원을 공급하는 전원공급부, 상기 레이저 스캐너 및 상기 전원공급부를 제어하는 제어부, 상기 레이저 스캐너의 데이터 처리부를 통해 수집되고 분석된 상기 강체와 상기 전차선의 결합 부분의 단면 형상에 관한 데이터를 외부 장치로 유선 또는 무선 송신하는 송신부, 및 상기 데이터 처리부에 의한 데이터로부터 상기 강체와 상기 전차선의 결합 부분의 단면을 형상화하여 표시하는 디스플레이트부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 강체전차선 모니터링 장치를 제공한다.
마지막으로, 강체 및 상기 강체에 결합되는 전차선을 포함하는 강체전차선; 상기 강체에 부착되어 상기 강체전차선의 길이 방향을 따라 이동하는, 제9항에 따르는 강체전차선 모니터링 장치; 상기 모터 및 상기 측정부를 제어하는 제어부; 상기 엔코더에 의해 측정된 상기 회전수에 관한 데이터 및 상기 강체와 상기 전차선의 결합 부분의 단면 형상을 측정하는 하나 이상의 레이저 스캐너를 포함하는 상기 측정부의 레이저 스캐너로부터 측정된 데이터에 관한 정보를 수신하는 수신부; 상기 수신부에 의해 수신된 데이터를 분석하고 처리하는 데이터 처리부; 상기 데이터 처리부에 의해 분석되고 처리된 정보를 저장하는 저장부; 및 상기 저장부에 저장된 정보로부터 상기 강체와 상기 전차선의 결합 부분의 단면 및 상기 강체전차선 모니터링 장치의 위치를 표시하는 디스플레이부를 포함하는, 강체전차선 모니터링 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 강체전차선 모니터링 장치는 강체에 직접 부착되어 근거리에서 레이저 스캐닝을 통한 강체전차선 단면 형상의 분석에 의해 강체와 전차선의 결합 상태의 정합성 및 마모도를 자동으로 그리고 정확하게 측정할 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.
또한, 본 발명에 따른 강체전차선 모니터링 장치는 철도차량이 운행하지 않는 상태, 즉 전차선에 전류가 흐르지 않는 상태에서 안전하고 용이하게 강체전차선의 상태를 모니터링할 수 있을 뿐만 아니라, 전차선을 흐르는 전류에 의해 발생하는 자기장에 의한 간섭 및 센싱 오류를 회피할 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.
도 1은 강체전차선의 일 실시예에 따른 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 강체전차선 모니터링 장치가 강체전차선의 강체에 부착된 상태를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 도 2를 정면에서 도시한 것이다.
도 4는 도 2에서 강체부착부의 일 실시예를 도시한 것이다.
도 5는 도 2에서 강체부착부의 또 다른 실시예를 도시한 것이다.
도 6은 도 2에서 강체부착부의 또 다른 실시예를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 강체전차선 모니터링 장치가 강체전차선의 강체에 부착된 상태를 개략적으로 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 강체전차선 모니터링 장치가 강체전차선의 강체에 부착된 상태를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 강체전차선 모니터링 장치(100)는 장치(100)의 프레임을 구성하는 하우징(110), 강체전차선 모니터링 장치(100)가 강체(52)에 부착된 상태로 강체전차선(50)의 길이방향을 따라 자동 또는 수동으로 이동 가능하도록 하는 강체부착부(120) 및 강체(52)와 전차선(54)의 결합 부분의 단면 형상을 측정하는 측정부(130)를 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 강체전차선 모니터링 장치(100)는 이의 하우징(110)에 결합된 강체부착부(120)에 의해 강체(52)에 부착된 상태에서 상기 강치전차선(50)의 길이방향을 따라 자동 또는 수동으로 이동하면서 측정부(130)로 강체(52)와 전차선(54)의 결합 부분의 단면 형상을 측정함으로써 강체(52)와 전차선(54)의 결합 상태의 정합성 및 전차선(54)의 마모 상태를 평가한다.
이로써, 본 발명에 따른 강체전차선 모니터링 장치(100)는 강체(52)에 직접 부착되어 근거리에서 강체전차선(50)의 상태를 모니터링하기 때문에 정확하게 강체(52)와 전차선(54)의 결합 상태 및 전차선(54)의 마모도를 평가할 수 있을 뿐만 아니라, 철도차량이 운행하지 않는 상태, 즉 전차선(54)에 전류가 흐르지 않는 상태에서 강체전차선(50)의 상태를 모니터링하기 때문에 안전하고 용이하게 강체전차선(50)의 상태를 모니터링할 수 있고 전차선(54)을 흐르는 전류에 의해 발생하는 자기장에 의한 간섭 및 센싱 오류를 회피할 수 있다.
도 3은 도 2를 정면에서 도시한 것이다.
도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 강체전차선 모니터링 장치(100)의 프레임을 구성하는 하우징(110)은 예를 들어 강체(52)의 양 측부 중 하나 이상에 각각 대향하도록 배치되는 하나 이상의 측면 플레이트(111,112)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 하우징(110)은 상기 측면 플레이트(111,112)가 2개인 경우 이들을 서로 결합시키는 하나 이상의 결합부재(113)를 추가로 포함할 수 있고, 또한 후술하는 측정부(130)가 배치되는 하부 플레이트(114)를 추가로 포함할 수 있다.
여기서, 상기 하우징(110)을 구성하는 측면 플레이트(111,112), 결합부재(113), 하부 플레이트(114) 등의 재질은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어, 강도가 우수하고 경량인 합성수지재, 금속재 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 측면 플레이트(111,112) 및 하부 플레이트(114)의 형상 및 두께는 특별히 제한되지 않고 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 적절히 선택될 수 있다.
그리고, 상기 결합부재(113) 역시 상기 2개의 측면 플레이트(111,112)를 서로 결합시킬 수 있다면 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 상기 측면 플레이트(111,112)의 결합 및 해체가 용이하도록, 예를 들어 상기 측면 플레이트(111,112) 각각에 형성된 볼트체결구를 통해 삽입된 2개의 볼트와 각각 체결하는 너트봉으로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 강체전차선 모니터링 장치(100)에 있어서, 강체부착부(120)는 강체전차선 모니터링 장치(100)가 강체(52)에 부착되어 상기 강체전차선(50)의 길이방향을 따라 자동 또는 수동으로 이동할 수 있도록 하는 기능을 수행할 수 있다면 특별히 제한되지 않는다.
예를 들어, 상기 강체부착부(120)는 상기 하우징(110)을 구성하는 측면 플레이트(111,112)에 결합된 하나 이상의 제1 축부재(121) 및 상기 제1 축부재(121)에 연결되어 상기 제1 축부재(121)의 축을 중심으로 회전하고 상기 제1 축부재(121)의 축방향을 따라 좌우로 이동함에 따라 상기 강체(52)의 측부에 형성된 지지면(52b)을 지지하거나 지지하지 않는 메인 휠(122)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 강체부착부(120)는 상기 측면 플레이트(111,112)에 결합된 하나 이상의 제2 축부재(123), 및 상기 제2 축부재(123)에 연결되어 상기 제2 축부재(123)의 축을 중심으로 회전하고 외곽 돌출부가 상기 강체(52)의 하부에 형성된 홈부(52c)에 삽입되는 서브 휠(124)을 추가로 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 축부재(121), 상기 제2 축부재(123), 또는 이들 모두는 각각 상기 측면 플레이트(111,112)에 결합하기 위해 볼트 및 상기 볼트의 수나사에 대응하는 암나사를 갖는 너트로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제1 축부재(121) 및 상기 제2 축부재(123)의 말단에는 상기 제1,2 축부재(121,123)의 축을 중심으로 회전하는 메인 휠(122) 및 서브 휠(124)이 각각 연결될 수 있다.
도 3에 나타난 바와 같이, 상기 메인 휠(122)은 상기 제1 축부재(121)의 축방향을 따라 좌우로 이동할 수 있고, 구체적으로 도 3a에 나타난 바와 같이 상기 메인 휠(122)이 상기 강체(52) 쪽으로 이동하는 경우 상기 메인 휠(122)은 상기 강체의 지지면(52b)을 지지하게 되고 이로써 강체전차선 모니터링 장치(100)가 상기 강체(52)에 부착되는 반면, 도 3b에 나타난 바와 같이 상기 메인 휠(122)이 상기 강체(52) 반대쪽, 즉 상기 측면 플레이트(111,112) 쪽으로 이동하는 경우 상기 메인 휠(122)은 상기 강체(52)의 지지면(52b)을 지지하지 않게 되고 이로써 강체전차선 모니터링 장치(100)가 상기 강체(52)로부터 분리될 수 있다.
상기 강체부착부(120)에 있어서 상기 메인 휠(122)이 상기 제1 축부재(121)의 축 방향을 따라 좌우로 이동할 수 있으므로, 강체전차선 모니터링 장치(100)가 상기 강체전차선(50)의 강체(52)에 용이하게 탈부착될 수 있다.
상기 서브 휠(124)은, 이의 외곽 돌출부가 상기 강체(52)의 하부에 형성된 홈부(52c)에 삽입된 상태로, 즉 상기 강체(52)에 상기 메인 휠(122)과 상기 서브 휠(124)이 맞물린 상태로, 상기 제2 축부재(123)의 축을 중심으로 회전함으로써, 강체전차선 모니터링 장치(100)가 이동하는 동안 상기 장치(100)와 상기 강체(52)의 부착 상태를 양호하게 담보하는 기능을 수행한다.
이로써, 상기 강체(52)에 부착되어 이의 길이방향을 따라 강체전차선 모니터링 장치(100)가 이동하는 동안 상기 장치(100)의 후술하는 측정부(130)와 강체전차선(50)과의 거리를 일정하게 유지함으로써, 강체전차선 모니터링 장치(100)가 상기 강체전차선(50)의 상태를 더욱 정확히 모니터링할 수 있도록 한다.
또한, 상기 강체부착부(120)는 상기 메인 휠(122), 상기 서브 휠(124), 또는 이들 모두를 회전시키는 모터 및 상기 모터를 제어하는 제어부를 추가로 포함할 수 있다. 상기 모터의 구동에 의해 강체전차선 모니터링 장치(100)는 상기 강체(52)에 부착되어 이의 길이방향을 따라 자동으로 이동할 수 있다.
나아가, 상기 강체부착부(120)는 상기 메인 휠(122), 상기 서브 휠(124), 또는 상기 모터의 회전수를 측정하는 엔코더, 상기 엔코더로부터 측정된 상기 회전수를 강체전차선 모니터링 장치(100)의 이동 거리 및 이에 따른 강체전차선 모니터링 장치(100)의 위치로 환산하는 연산부, 상기 연산부에 의해 측정된 강체전차선 모니터링 장치(100)의 위치에 관한 정보를 외부 장치, 예를 들어, PC로 유선 또는 무선 송신하는 송신부, 상기 위치에 관한 정보를 표시하는 디스플레이부 등을 추가로 포함할 수 있다.
이로써, 상기 엔코더에 의해 측정된 회전수를 강체전차선 모니터링 장치(100)의 이동 거리 및 위치로 환산하여 강체(52)와 전차선(54)의 결합 상태의 정합성이 불량이거나 전차선(54)의 마모도가 불량인 부분의 위치를 자동으로 검출할 수 있도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 강체전차선 모니터링 장치(100)에 있어서, 상기 측정부(130)는 상기 강체전차선(50)에 있어서 강체(52)와 전차선(54)의 결합 부분의 단면 형상을 측정하는 기능을 수행함으로써 강체(52)와 전차선(54)의 결합 상태의 정합성 및 전차선(54)의 마모도를 평가할 수 있도록 한다.
상기 측정부(130)는 예를 들어 하나 이상의 레이저 스캐너를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 측정부(130)는 강체(52)와 전차선(54)의 결합 상태의 정합성을 더욱 정확히 측정하기 위해 강체(52)와 전차선(54)의 양 측방 하부에서 레이저를 조사하도록 2개의 레이저 스캐너를 포함할 수 있다.
상기 레이저 스캐너로 이루어진 측정부(130)는 강체(52)와 전차선(54)의 결합 부분에 다양한 각도로 레이저를 조사하는 발광부(131), 상기 발광부(131)로부터 발광된 후 강체(52)와 전차선(54)의 결합 부분으로부터 반사된 레이저를 수광하는 수광부(132), 및 상기 발광부(131)로부터 발광된 레이저가 상기 수광부(132)로 수광된 시간에 관한 데이터를 수집하고 분석함으로써 강체(52)와 전차선(54)의 결합 부분의 단면 형상을 측정하는 데이터 처리부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 측정부(130)는 상기 레이저 스캐너에 전원을 공급하는 전원공급부, 상기 레이저 스캐너 및 상기 전원공급부를 제어하는 제어부, 상기 레이저 스캐너의 데이터 처리부를 통해 수집되고 분석된 강체(52)와 전차선(54)의 결합 부분의 단면 형상에 관한 데이터를 외부 장치, 예를 들어 PC로 유선 또는 무선 송신하는 송신부, 상기 데이터 처리부에 의한 데이터로부터 강체(52)와 전차선(54)의 결합 부분의 단면을 형상화하여 표시하는 디스플레이부 등을 추가로 포함할 수 있다.
도 4는 도 2에서 강체부착부(120)의 일 실시예를 도시한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 강체부착부(120)는 메인 휠(122)이 제1 축부재(121)를 구성하는 볼트의 수나사(121a)에 대응하는 암나사를 포함하여 제1 축부재(121)의 축을 중심으로 회전함으로써 상기 축 방향을 따라 좌우로 이동할 수 있다. 이로써, 상기 메인 휠(122)이 도 3에 도시된 강체(52) 측부의 지지면(52b)을 지지하거나 지지하지 않음으로써 강체전차선 모니터링 장치(100)가 강체(52)로부터 탈부착하게 된다.
바람직하게는, 상기 메인 휠(122)은 강체전차선 모니터링 장치(100)의 이동방향으로 회전하는 경우 상기 강체(52) 쪽으로 이동하는 반면, 강체전차선 모니터링 장치(100)의 이동 방향과 반대 방향으로 회전하는 경우 상기 측면 플레이트(111) 쪽으로 이동할 수 있다. 이로써, 강체전차선 모니터링 장치(100)의 이동 방향에 따라 상기 장치(100)를 상기 강체(52)로부터 용이하게 탈부착할 수 있다.
도 5는 도 2에서 강체부착부(120)의 또 다른 실시예를 도시한 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 강체부착부(120)는 메인 휠(122)이 제1 축부재(121)를 구성하는 축을 감싸는 스프링 부재(125)의 수축 및 팽창에 의해 상기 축 방향을 따라 좌우로 이동할 수 있다. 이로써, 상기 메인 휠(122)이 도 3에 도시된 강체(52) 측부의 지지면(52b)을 지지하거나 지지하지 않음으로써 강체전차선 모니터링 장치(100)가 강체(52)로부터 탈부착하게 된다.
도 6은 도 2에서 강체부착부(120)의 또 다른 실시예를 도시한 것이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 강체부착부(120)는 측면 플레이트(120)의 일부를 접거나 펼 수 있도록 하는 경첩(126)을 추가로 포함할 수 있다. 이로써, 상기 경첩(126)에 의해 측면 플레이트(120)를 펴면 강체전차선 모니터링 장치(100)를 상기 강체(52)에 부착할 수 있는 반면, 상기 경첩(126)에 의해 측면 플레이트(120)를 접으면 강체전차선 모니터링 장치(100)를 상기 강체(52)로부터 분리할 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 강체전차선 모니터링 장치가 강체전차선의 강체에 부착된 상태를 개략적으로 도시한 것이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 레이저 스캐너를 포함하는 측정부(140)는 강체(52)와 전차선(54)의 결합 부분의 하부에서 수직 상방으로 레이저를 조사함으로써 강체(52)와 전차선(54)의 결합 상태의 정합성 및 전차선(54)의 마모도를 더욱 정확히 측정할 수 있다.
본 발명은 앞서 기술한 강체전차선 모니터링 장치(100)를 포함하는 강체전차선 모니터링 시스템에 관한 것이다.
상기 강체전차선 모니터링 시스템은 상기 강체전차선 모니터링 장치(100) 이외에 상기 강체전차선 모니터링 장치(100)의 이동을 위한 상기 모터 및 상기 측정부(130)에 의한 측정을 제어하는 제어부, 상기 엔코더에 의해 측정된 상기 메인 휠(122), 상기 서브 휠(124), 상기 모터, 또는 이들 모두의 회전수에 관한 데이터, 그리고 상기 측정부(130)를 구성하는 레이저 스캐너로부터 측정된 데이터에 관한 정보를 수신하는 수신부, 상기 수신부에 의해 수신된 데이터를 분석하고 처리하는 데이터 처리부, 상기 데이터 처리부에 의해 분석되고 처리된 정보를 저장하는 저장부, 상기 저장부에 저장된 정보로부터 강체(52)와 전차선(54)의 결합 부분의 단면 및 상기 강체전차선 모니터링 장치(100)의 위치를 표시하는 디스플레이부 등을 포함할 수 있다.
본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
50 : 강체전차선 100 : 강체전차선 모니터링 장치
110 : 하우징 120 : 강체부착부
130 : 측정부

Claims (15)

  1. 강체 및 상기 강체에 결합된 전차선을 포함하는 강체전차선의 상태를 모니터링하는 강체전차선 모니터링 장치에 있어서,
    하우징;
    상기 하우징에 결합되고, 상기 강체전차선 모니터링 장치가 상기 강체에 부착된 상태로 상기 강체전차선의 길이방향을 따라 자동 또는 수동으로 이동 가능하도록 하는 강체부착부; 및
    상기 강체와 상기 전차선의 결합 부분의 단면 형상을 측정하는 측정부를 포함하는, 강체전차선 모니터링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 강체의 양 측부 중 하나 이상에 대향하도록 배치되는 하나 이상의 측면 플레이트를 포함하고,
    상기 강체부착부는 상기 측면 플레이트에 결합된 하나 이상의 제1 축부재 및 상기 제1 축부재에 연결되어 상기 제1 축부재의 축을 중심으로 회전하고 상기 제1 축부재의 축방향을 따라 좌우로 이동함에 따라 상기 강체의 측부에 형성된 지지면을 지지하거나 지지하지 않는 메인 휠을 포함하는 것을 특징으로 하는, 강체전차선 모니터링 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 강체부착부는 상기 측면 플레이트에 결합된 하나 이상의 제2 축부재 및 상기 제2 축부재에 연결되어 상기 제2 축부재의 축을 중심으로 회전하는 서브 휠을 추가로 포함하고, 상기 서브 휠은 상기 강체의 하부에 형성된 홈부에 삽입되는 외곽 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 강체전차선 모니터링 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 축부재, 상기 제2 축부재, 또는 이들 모두는 상기 측면 플레이트에 결합하기 위해 볼트 및 상기 볼트의 수나사에 대응하는 암나사를 갖는 너트를 포함하는 것을 특징으로 하는, 강체전차선 모니터링 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 메인 휠은 제1 축부재를 구성하는 볼트의 수나사에 대응하는 암나사를 포함하여 제1 축부재의 축을 중심으로 회전함으로써 상기 축 방향을 따라 좌우로 이동하는 것을 특징으로 하는, 강체전차선 모니터링 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 강체부착부는 제1 축부재를 구성하는 축을 감싸는 스프링 부재를 추가로 포함하고, 상기 스프링 부재의 수축 및 팽창에 의해 상기 메인 휠이 상기 축 방향을 따라 좌우로 이동하는 것을 특징으로 하는, 강체전차선 모니터링 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 강체부착부는 상기 강체전차선 모니터링 장치가 상기 강체에 부착 또는 분리될 수 있도록 상기 측면 플레이트의 일부를 접거나 펴는 경첩을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 강체전차선 모니터링 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강체부착부는 상기 메인 휠, 상기 서브 휠, 또는 이들 모두를 회전시키는 모터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 강체전차선 모니터링 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 강체부착부는 상기 메인 휠, 상기 서브 휠, 또는 상기 모터의 회전수를 측정하는 엔코더를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 강체전차선 모니터링 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 강체부착부는 상기 모터를 제어하는 제어부, 상기 엔코더로부터 측정된 상기 회전수를 강체전차선 모니터링 장치의 이동 거리 및 이에 따른 강체전차선 모니터링 장치의 위치로 환산하는 연산부, 상기 연산부에 의해 측정된 강체전차선 모니터링 장치의 위치에 관한 정보를 외부 장치로 유선 또는 무선 송신하는 송신부, 및 상기 강체전차선 모니터링 장치의 위치에 관한 정보를 표시하는 디스플레이부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 강체전차선 모니터링 장치.
  11. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정부는 상기 강체와 상기 전차선의 결합 부분의 단면 형상을 측정할 수 있는 하나 이상의 레이저 스캐너를 포함하는 것을 특징으로 하는, 강체전차선 모니터링 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 레이저 스캐너는 상기 강체와 상기 전차선의 결합 부분에 다양한 각도로 레이저를 조사하는 발광부, 상기 발광부로부터 발광된 후 상기 결합 부분으로부터 반사된 레이저를 수광하는 수광부, 및 상기 발광부로부터 발광된 레이저가 상기 수광부로 수광된 시간에 관한 데이터를 수집하고 분석함으로써 상기 강체와 상기 전차선의 결합 부분의 단면 형상을 측정하는 데이터 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 강체전차선 모니터링 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 측정부는 상기 강체와 상기 전차선의 양 측방 하부에서 레이저를 조사하도록 상기 레이저 스캐너를 2개 포함하는 것을 특징으로 하는, 강체전차선 모니터링 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 측정부는 상기 레이저 스캐너에 전원을 공급하는 전원공급부, 상기 레이저 스캐너 및 상기 전원공급부를 제어하는 제어부, 상기 레이저 스캐너의 데이터 처리부를 통해 수집되고 분석된 상기 강체와 상기 전차선의 결합 부분의 단면 형상에 관한 데이터를 외부 장치로 유선 또는 무선 송신하는 송신부, 및 상기 데이터 처리부에 의한 데이터로부터 상기 강체와 상기 전차선의 결합 부분의 단면을 형상화하여 표시하는 디스플레이트부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 강체전차선 모니터링 장치.
  15. 강체 및 상기 강체에 결합되는 전차선을 포함하는 강체전차선;
    상기 강체에 부착되어 상기 강체전차선의 길이 방향을 따라 이동하는, 제9항에 따르는 강체전차선 모니터링 장치;
    상기 모터 및 상기 측정부를 제어하는 제어부;
    상기 엔코더에 의해 측정된 상기 회전수에 관한 데이터 및 상기 강체와 상기 전차선의 결합 부분의 단면 형상을 측정하는 하나 이상의 레이저 스캐너를 포함하는 상기 측정부의 레이저 스캐너로부터 측정된 데이터에 관한 정보를 수신하는 수신부;
    상기 수신부에 의해 수신된 데이터를 분석하고 처리하는 데이터 처리부;
    상기 데이터 처리부에 의해 분석되고 처리된 정보를 저장하는 저장부; 및
    상기 저장부에 저장된 정보로부터 상기 강체와 상기 전차선의 결합 부분의 단면 및 상기 강체전차선 모니터링 장치의 위치를 표시하는 디스플레이부를 포함하는, 강체전차선 모니터링 시스템.
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