KR20170084559A - 궤도차량을 이용한 철도시설물 감시시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철도 차량을 이용한 철도시설물 감시 시스템에 관한 것으로, 궤도차량에 감시카메라를 장착하여 철도 궤도, 전차선 및 기타 구조물에 대한 영상을 획득 및 저장하여 원격 모니터링하도록 하는 궤도차량을 이용한 철도시설물 감시시스템에 관한 것이다.
본 발명은 열차(또는 지하철, 기차 등)에 구비되는 레이저 발생기(200), 상기 레이저 발생기와 연동되어 작동되며 철도시설물의 주요부를 감시할 수 있고 계측하는 영상정보 데이터를 취득하는 카메라(100), 상기 레이저 발생기와 카메라로부터 취득된 영상정보 데이터를 이용하여 3차원 영상정보로 변환하는 3차원 영상정보 변환장치(110), 계측대상인 철도시설물의 위치를 파악하는 위치확인부(300), 상기한 레이저 발생기 및 카메라의 가동명령을 발하는 신호처리장치(400) 및, 상기한 영상정보 데이터, 3차원 영상정보 또는/및 위치확인부로부터 전송되는 거리정도 또는/및 속도정보 등의 데이터를 가공, 분석, 해석 또는 저장하는 종합데이터처리장치(500)로 구성된 철도시설물 감시 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 상기한 영상정보 데이터를 취득하는 카메라(100)에 열차가 이동하는 거리별로 촬영이 가능하도록 하는 거리촬영인식장치(120)가 부가된 것을 특징으로 하는 철도시설물 감시 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 위치확인부는 열차의 움직임을 센싱하는 동적거동측정장치(310), 열차의 이동위치를 계측하기 위한 거리측정센서(320), 속도계측장치(330), 고속정밀 클락(340) 및 상기 장치 또는 센서로부터 전송받은 정보를 처리하는 정보처리장치(350)로 구성된 것을 특징으로 하는 철도시설물 감시 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 레이저 발생기(200) 및 카메라(100)로 영상정보를 취득하는 철도시설물은 레일, 전차선, 침목 또는 터널구조물 중 어느 하나 이상인 것에 특징이 있는 철도시설물 감시 시스템을 제공한다.

Description

궤도차량을 이용한 철도시설물 감시시스템{he railroad tunnel inspecting system using train}

본 발명은 철도 차량을 이용한 철도시설물 감시 시스템에 관한 것으로, 궤도차량에 감시카메라를 장착하여 철도 궤도, 전차선 및 기타 구조물에 대한 영상을 획득 및 저장하여 원격 모니터링하도록 하는 궤도차량을 이용한 철도시설물 감시시스템에 관한 것이다.

지하철 및 레일을 주행하는 열차에 있어, 레일, 전차선은 열차의 탈선에 대한 우려로 안전을 위해 상시 점검되어야 하는 항목이지만, 긴 주행거리와 열차가 주행하지 않는 짧은 점검시간으로 완전한 안전점검이 어려워 새로운 점검 방법이 요구되고 있다. 또한 지하의 터널을 주행하는 지하철의 경우, 노후화된 터널 구조물은 중요한 안전 점검 항목이 된다.

그러나 노후화된 터널의 크랙은 쉽게 발견하기 어렵다. 따라서 이러한 철도시설물에 대한 안전점검이 상시 이루어질 수 있는 방법이 요구되고 있다.

종래의 기술로 등록특허 10-1111569호(궤도차량을 이용한 철도시설물 감시시스템 및 방법, 이하 선행기술)는 "궤도차량에 감시카메라를 장착하고 이동하면서 터널구조물, 궤도 및 전차선 영상을 획득 저장하고, 궤도차량에 장착된 센서부를 통해 수집된 소음 및 진동데이터를 저장하는 정보획득장치와, 정보획득장치에서 수집된 데이터를 전송받아 데이터베이스에 저장하고, 데이터베이스에 저장된 영상 및 수집 데이터를 점검하도록 상황실 단말기로 제공하는 서버부로 구성된 것을 특징으로 하는 철도시설물 감시시스템"을 제공한바 있다.

그러나 상기한 선행기술은 레일, 전차선, 침목 및 터널 구조물에 대한 동일한 계측위치에 대한 동기화가 불확실하다는 단점이 있었다. 특히, 레일, 전차선과 같이 정확한 거리계측이 중요한 항목에 대하여도 여전히 거리오차를 해결하지 못하는 문제점이 있었다.

상기한 선행기술의 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은 등록특허 10-1228349호(철도시설물 동기화 감시 시스템, 선행특허)로 "동일한 선로를 따라 이동하는 열차의 이동위치에 대한 정확한 계측으로, 열차에 설치되는 레이저 발생기, 3차원 좌표획득용 카메라, 열차의 진동 등을 계측하는 계측장치로 구성되는 감시장치를 이용하여 레일, 전차선 및 터널구조물의 계측데이터를 반복적으로 축적하여 그 데이터를 처리하고 동시에 그와 같은 철도시설물을 감시하는 시스템"을 제공한바 있다.

또한, 등록특허 10-1111569호(궤도차량을 이용한 철도시설물 감시시스템 및 방법, 선행기술)로 "궤도차량에 감시카메라를 장착하고 이동하면서 터널구조물, 궤도 및 전차선 영상을 획득 저장하고, 궤도차량에 장착된 센서부를 통해 수집된 소음 및 진동데이터를 저장하는 정보획득장치와, 정보획득장치에서 수집된 데이터를 전송받아 데이터베이스에 저장하고, 데이터베이스에 저장된 영상 및 수집 데이터를 점검하도록 상황실 단말기로 제공하는 서버부로 구성된 궤도차량을 이용한 철도시설물 감시시스템"을 제공한바 있다.

상기한 종래기술 및 선행기술은 통상 지하철 등의 궤도 차량이 이동하면서 초당 15~25프레임 정도를 사진 촬영하여 지하의 터널을 검사하고 감시하는 시스템을 채용하고 있는바, 궤도 차량의 속도에 따라서 초당 이동하는 거리가 달라 지하의 동일한 위치의 터널을 촬영하는데 일관성이 없는 문제점이 있어서 추후 터널의 어떤 지점이 크랙이 발생하는지를 파악하는데 있어 지하의 터널의 크랙 등을 정확히 점검하지 못하는 문제점이 발생하는데 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하고자 한다.

본 발명은 상기한 문제점 및 요구를 해결하기 위하여,

열차(또는 지하철, 기차 등)에 구비되는 레이저 발생기(200), 상기 레이저 발생기와 연동되어 작동되며 철도시설물의 주요부를 감시할 수 있고 계측하는 영상정보 데이터를 취득하는 카메라(100), 상기 레이저 발생기와 카메라로부터 취득된 영상정보 데이터를 이용하여 3차원 영상정보로 변환하는 3차원 영상정보 변환장치(110), 계측대상인 철도시설물의 위치를 파악하는 위치확인부(300), 상기한 레이저 발생기 및 카메라의 가동명령을 발하는 신호처리장치(400) 및, 상기한 영상정보 데이터, 3차원 영상정보 또는/및 위치확인부로부터 전송되는 거리정도 또는/및 속도정보 등의 데이터를 가공, 분석, 해석 또는 저장하는 종합데이터처리장치(500)로 구성된 철도시설물 감시 시스템을 제공한다.

또한 본 발명은 상기한 영상정보 데이터를 취득하는 카메라(100)에 열차가 이동하는 거리별로 촬영이 가능하도록 하는 거리촬영인식장치(120)가 부가된 것을 특징으로 하는 철도시설물 감시 시스템을 제공한다.

또한 본 발명은 위치확인부는 열차의 움직임을 센싱하는 동적거동측정장치(310), 열차의 이동위치를 계측하기 위한 거리측정센서(320), 속도계측장치(330), 고속정밀 클락(340) 및 상기 장치 또는 센서로부터 전송받은 정보를 처리하는 정보처리장치(350)로 구성된 것을 특징으로 하는 철도시설물 감시 시스템을 제공한다.

또한 본 발명은 레이저 발생기(200) 및 카메라(100)로 영상정보를 취득하는 철도시설물은 레일, 전차선, 침목 또는 터널구조물 중 어느 하나 이상인 것에 특징이 있는 철도시설물 감시 시스템을 제공한다.

종래기술 및 선행기술이 지하철 등의 궤도 차량이 이동하면서 초당 15~25프레임 정도를 사진 촬영하여 지하의 터널을 검사하고 감시하는 시스템을 채용하고 있는데 궤도 차량의 속도에 따라서 초당 이동하는 거리가 달라 지하의 동일한 위치의 터널을 촬영하는데 일관성이 없는 문제점이 있어서 추후 터널의 어떤 지점이 크랙이 발생하는지를 파악하는데 있어 지하의 터널의 크랙 등을 정확히 점검하지 못하는 문제점이 있었는데, 본 발명에 따른 궤도차량을 이용한 철도시설물 감시시스템은 침목을 인식하는 거리촬영인식장치에 의하여 침목을 인식하는 경우 카메라에 촬영명령정보를 전송하여 15~25프레임 정도를 사진촬영하게 되는 기능으로 지하의 터널의 크랙이 어느 지점에서 정확하게 발생하였는지를 파악할 수 있는 현저한 효과가 나타난다.

도 1은 본 발명에 따른 열차에 탑재된 거리촬영인식장치 및 침목 사이의 거리 개념도.
도 2b는 본 발명에 따른 열차에 탑재된 거리촬영인식장치 및 침목 사이의 거리 다른 개념도.
도 1c는 본 발명에 따른 열차에 구성된 거리촬영인식장치, 레이저 발생기 및 카메라의 도면.
도 3은 본 발명의 위치확인부에 대한 구성 개념도.
도 4는 본 발명의 철도시설물 감시 시스템의 구성도.

이하 본 발명을 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

본 발명은 열차(또는 지하철, 기차 등)에 구비되는 레이저 발생기(200), 상기 레이저 발생기와 연동되어 작동되며 철도시설물의 주요부를 감시할 수 있고 계측하는 영상정보 데이터를 취득하는 카메라(100), 상기 레이저 발생기와 카메라로부터 취득된 영상정보 데이터를 이용하여 3차원 영상정보로 변환하는 3차원 영상정보 변환장치(110), 계측대상인 철도시설물의 위치를 파악하는 위치확인부(300), 상기한 레이저 발생기 및 카메라의 가동명령을 발하는 신호처리장치(400) 및, 상기한 영상정보 데이터, 3차원 영상정보 또는/및 위치확인부로부터 전송되는 거리정도 또는/및 속도정보 등의 데이터를 가공, 분석, 해석 또는 저장하는 종합데이터처리장치(500)로 구성된 철도시설물 감시 시스템을 제공한다.

본 발명은 달리는 열차에서 철도시설물의 하자를 감시하고 계측하기 위한 장치에 관한 것이므로 철도시설물의 지속적인 관리를 위하여 현재 계측하고 있는 철도시설물의 위치를 정확하게 파악하여 이에 대한 정보데이터를 축적하는 것이 중요하다.

본 발명에서 철도시설물이라 함은 레일, 전차선, 침목 또는 터널구조물 등을 의미한다.

본 발명의 기술적 특징은 상기한 영상정보 데이터를 취득하는 카메라(100)에 열차가 이동하는 거리별로 촬영이 가능하도록 하는 거리촬영인식장치(120)가 부가된 점이다.

앞서 설명한 바처럼 열차 등의 궤도 차량이 이동하면서 터널의 크랙 등을 점검하는 종래기술 및 선행기술은 궤도 차량이 이동하면서 초당 15프레임 정도를 사진 촬영하여 지하의 터널을 검사하고 감시하는 방법을 채용하고 있다.

그런데 궤도 차량은 터널을 통과하는 과정에서 이동속도의 차이가 발생하는데 그에 따라 초당 이동하는 거리가 달라 지하의 터널을 촬영하는데 일관성이 없는 문제점이 있다.

이러한 촬영된 결과물의 일관성이 없는 문제는 지하의 터널의 크랙 등을 정확히 점검하지 못하는 결과가 발생하게 된다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 상기한 거리촬영인식장치(120)가 부가 구성되어 거리당 터널을 촬영할 수 있게 함은 물론 터널의 위치를 정확히 인식하게 하여 크랙 등이 지하의 터널의 어디에 정확히 발생했는지를 인식하게 해주는 기능을 수행한다는 점이다.

본 발명의 상기한 거리촬영인식장치(120)는 상기한 카메라(100)에 연동되어 있으며 카메라에 촬영 명령을 전달하는 기능을 수행한다.

본 발명의 거리촬영인식장치(120)는 궤도 차량이 통상의 레일을 달린다는 것과 레일 위에는 침목이 형성되어 있어 이 침목들을 센싱하여 카메라 촬영 명령을 수행하도록 한 점이 특징이다.

상기한 거리촬영인식장치(120)는 궤도 차량에 탑재되어 있으며 상기한 카메라에 부대하여 장착될 수도 있다.

본 발명의 거리촬영인식장치(120)는 침목인식부(121), 촬영명령부(122)를 포함하여 구성되어 있다.

상기한 침목인식부(121)는 궤도 차량(열차, 지하철 등)이 역에 도착하여 출발하는 경우 레일에 구성되어 있는 각각의 침목을 센싱하는 기능을 수행하는 장치 또는 수단을 의미한다.

도 1 및 도 2에서 보는 것처럼 궤도 차량(1000)에는 본 발명의 거리촬영인식장치(120)가 장착되어 있고, 거리촬영인식장치(120)에는 침목인식부(121)가 구비되어 있어 개별적인 침목(10), 침목(11), 침목(12), 침목(13) ~ 침목(n)을 인식하고 센싱하는 기능을 수행한다.

따라서 본 발명의 침목인식부(121)는 통상의 침목을 식별하는 기능을 수행하는 센서를 구비하고 있다.

침목인식부(121)에 장착된 센서로는 일반적인 빛, 음향, 파동 등을 이용하는 센서를 사용할 수 있다.

즉, 상기한 센서는 침목이 레일 위에 부착되어 있어서 지면(地面)보다는 높게 형성되어 있으며, 그에 따라 궤도 차량에서 발사되는 빛, 음향, 파동이 레일 또는 지면을 센싱하다가 침목을 센싱하는 순간 침목이라는 것을 인식할 수 있는 장치 또는 수단을 의미한다.

본 발명은 상기한 침목인식부(121)에서 센싱한 침목인식정보를 촬영명령부(122)에 전달하게 된다.

본 발명의 상기한 촬영명령부는 침목인식부(121)에서 센싱하여 보내준 침목인식정보를 받아 카메라(100)에 촬영하도록 명령하는 장치 또는 수단을 의미한다.

더욱이 본 발명은 상기한 침목인식부(121)가 각각의 개별적인 침목(10), 침목(11), 침목(12), 침목(13) ~ 침목(n)을 인식하는 순간마다 상기한 촬영명령부(122)에 침목인식정보를 전달하게 된다.

본 발명은 상기한 촬영명령부에서 전송한 촬영명령정보를 카메라(100)가 인식하여 초당 10~20 프레임(frame)을 촬영하도록 하게 한다.

따라서 본 발명은 통상의 침목 간의 간격이 60~63cm 정도로 균일하게 형성되어 있고 상기한 바처럼 궤도 차량의 차량속도에 변화가 발생하여도(또는 궤도 차량이 역에서 멈췄다 출발하는 지점 또는 시점이라고 하더라도) 침목 간의 간격이 60~63cm 정도가 되어 1초 내에 이 간격의 거리를 궤도 차량이 이동할 수 있음에 따라 1초 동안 10~20프레임을 전부 촬영할 수 있는 작용을 하게 된다.

도 1에서 보는 것처럼 침목(10)과 침목(11)간의 간격(A1), 침목(11)과 침목(12)간의 간격(A2), 침목(12)과 침목(13)간의 간격(A3)이 차이가 있다고 하더라도 각각의 침목이 인식되는 시점에서 촬영명령정보를 발생시켜 1초 동안 10~20프레임을 촬영할 수 있으므로 침목 사이 간격의 터널의 내부는 모두 정확하게 촬영할 수 있는 작용과 효과가 발생하는 것이다.

이와 같은 작용은 앞서 설명한 바처럼 종래의 궤도 차량을 이용한 터널의 감시 시스템이 궤도 차량의 속도에 관계없이 1초당 10~20 프레임(frame)을 촬영하여 정보를 수집하기 때문에 차량의 속도가 매우 빨라지는 경우 터널의 초당 이동거리가 매우 길어져 촬영된 프레임의 정확성이 현저히 떨어지는 문제점이 있었는데 이를 완전히 해결하는 효과가 나타난다.

즉, 본 발명은 상기한 각각의 개별적인 침목(10), 침목(11), 침목(12), 침목(13) ~ 침목(n)을 인식하는 순간마다 상기한 촬영명령부(122)에 침목인식정보를 전달하게 하여 촬영명령부(122)에서 촬영명령정보를 카메라에 전달하여 촬영하기 때문에 각각의 개별적인 침목(10), 침목(11), 침목(12), 침목(13) ~ 침목(n)이 위치하는 부분의 터널을 1초당 10~20 프레임(frame)을 정확하게 촬영하기 때문에 정확한 위치에 대한 정확한 터널을 촬영한 촬영정보가 습득되게 되는 효과가 나타나는 것이다.

본 발명에 따른 상기한 거리촬영인식장치(120)의 침목인식부(121)에서 센싱한 침목인식정보를 촬영명령부(122)에 전달하게 하고, 촬영명령부(122)는 촬영명령정보를 상기한 레이저 발생기 및 카메라의 가동명령을 발하는 신호처리장치(400)에 전달하여 촬영을 하도록 하게 하는 것이다.

본 발명의 상기한 레이저 발생기(200)는 물체에 조사하여 그 반사광을 이용하여 물체의 형상, 크랙, 흠 등을 알 수 있게 해주는 레이저를 발생하는 통상적인 장치 또는 수단을 의미한다.

따라서 본 발명에서는 통상의 레이저를 이용할 수 있으나 더욱 바람직하게는 띠레이저를 발생하는 띠레이저 발생기를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 카메라(100)의 의미는 통상의 영상정보로 취득할 수 있는 장치 또는 수단을 포함하는 전반적인 장치 또는 수단을 의미한다.

따라서 본 발명의 카메라는 상기한 레이저 발생기로부터 반사되는 영상정보를 취득할 수 있게 된다.

이와 같이 레이저 발생기 및 이와 연동되는 카메라에 의하여 취득된 영상정보는 하기할 바와 같이 3차원 영상 변환 장치에 의하여 3차원 영상정보로 가공되고 이 3차원 영상정보는 상기한 종합데이터처리장치로 전송된다.

또한 상기한 3차원으로 변환되지 않은 영상정보도 상기한 종합데이터처리장치로도 전송될 수 있다.

본 발명에서 레이저 발생기 및 이와 연동하는 카메라에 의하여 영상정보를 취득하고 이 영상정보를 이용하여 3차원 영상으로 변환하는 장치는 통상적으로 통용되는 3차원 영상 정보로 가공할 수 있는 장치 또는 수단으로 구현되게 된다.

따라서 본 발명은 달리는 열차에 장착된 레이저 발생기 및 이와 연동되는 카메라에 의하여 철도시설물에 대한 영상정보를 취득하는데, 상기한 3차원 영상 변환장치에 의하여 가공된 3차원 영상정보를 이용하여 철도시설물의 하자 여부를 판독하게 되는 것이다.

즉, 열차에 장착된 레이저 발생기에 의하여 발생되는 띠레이저가 철도시설물에 부딪혀 반사되는 것을 카메라가 영상정보로 취득하고, 이 계속적으로 취득된 영상정보를 종합하면 3차원 영상정보가 되는 것이다.

이와 같은 3차원 영상정보는 어떤 특정한 위치에 존재하는 철도시설물에 대한 영상정보로 취득되는 것이다.

본 발명에서 3차원 영상 변환 장치의 하나의 예는 아래와 같다.

다만 이와 같은 실시예는 3차원 영상 변환 장치의 하나의 예로서 이에 국한되는 것은 아니며 레이저 및 카메라를 이용하여 3차원 영상으로 변환되는 장치는 모두 본 발명의 기술적 내용에 포함되는 것이다.

3차원 영상 변환장치는 레이저 발생기 및 이와 연동되는 카메라로부터 획득된 영상정보를 처리 및 분석하는 중앙처리장치와 메모리를 포함하고, 상기 중앙처리장치는 영상정보의 좌표를 추출하는 좌표추출부 및 이에 따른 이상부 검사부 또는 추가관찰 판별부를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에서 3차원 영상 변환 장치의 또 다른 실시에 대한 구성은 등록특허 10-0898601에 개시된 방법과 같은 방법으로 레이저발생기(레이저 스캐너)와 카메라에 의한 영상정보를 이용하여 3차원 영상으로 변환할 수가 있는 구성을 취할 수 있다.(여기서 레이저 스캐너는 본 발명의 레이저 발생기와 동일한 개념으로 파악할 수 있다)

레이저 발생기 및 카메라로부터 획득된 영상정보를 처리 및 분석하는 중앙처리장치 및 메모리를 포함하고, 상기 중앙처리장치는 레이저 발생기에 의해 측정된 데이터를 통해 촬영개소 특성 및 좌표를 추출하는 레이저 발생기 제어부 및, 상기 좌표값을 카메라에 전송하고 카메라는 이에 대한 좌표를 촬영하여 영상정보를 취득하게 해주는 카메라 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.

상기와 같은 3차원 영상 변환 장치는 열차가 터널을 축방향으로 이동하면서 레이저 발생기에 의해 검출된 측정데이터는 레이저 발생기 제어부로 전송되고, 상기 레이저 발생기 제어부는 획득된 측정데이터를 통해 촬영개소 특성 및 좌표를 추출하고, 이상부 또는 추가관찰 요부를 판별하여 이에 대한 좌표값을 카메라 구동 제어부로 전송한다.

상기 카메라 구동제어부는 레이저 발생기 제어부를 통해 받은 좌표값을 카메라로 전달하고, 카메라는 이에 대한 좌표를 영상촬영을 하여 영상데이터를 획득하며, 그에 따라 카메라는 상기한 좌표에 대한 영상을 획득할 수 있게 된다.

이러한 장치를 통하여 레이저 발생기에 의한 측정 데이터와 카메라에 의한 영상정보를 이용하여 3차원 영상정보를 취득하게 된다.

이와 같이 레이저 발생기 및 카메라에 의한 영상정보를 이용하여 3차원 영상으로 변환하는 3차원 영상 변환 장치는 상기한 종합데이터처리장치에 합치되어 구비되거나 별도로 장착될 수 있다.

도 1c에서 보는 것처럼 본 발명의 레이저 발생기는 열차에 구비되어 있고 레일, 전차선, 침목 또는 터널구조물 중 어느 하나 이상을 향하여 조사할 수 있도록 장착되어 있다.

또한 레이저 발생기와 연동되는 상기한 카메라도 레일, 전차선, 침목 또는 터널구조물 중 어느 하나 이상을 향하여 촬영할 수 있도록 장착되어 있다.

앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 카메라는 열차에 구비되어 있되 상기한 레이저 발생기에서 제공하는 정보를 카메라가 취득할 수 있도록 레일, 전차선, 침목 또는 터널구조물 중 어느 하나 이상을 촬영할 수 있는 위치에 설치한다.

이와 같이 취득한 레일, 전차선, 침목 또는 터널구조물 중 어느 하나 이상에 대한 레이저 발생기 및 이와 연동되는 카메라에 의한 영상정보는 상기한 3차원 영상정보 변환장치에 의하여 3차원 영상정보로 변환된다.

따라서 상기한 레일, 전차선, 침목 또는 터널구조물 중 어느 하나 이상에 대한 3차원 영상정보는 앞에서 설명한 종합데이터처리장치에 전송되게 된다.

본 발명은 철도시설물의 정확한 위치를 파악하기 위하여 위치확인부(300)가 구비되어 있다.

본 발명의 위치확인부는 달리는 열차에서도 속도와 거리 등에 대한 다양한 측정 계수를 이용하여 레일, 전차선, 침목 또는/및 터널구조물의 위치를 정확하게 파악할 수 있게 하는 기능 및 작용을 수행한다.

따라서 위치확인부의 기능은 상기한 철도시설물 중 터널구조물에 대한 영상정보를 취득하기 위한 레이저 발생기 및 카메라의 작동을 가동하게 하는 정보로서의 거리 정보를 신호처리장치에 제공하는 기능과, 또한 철도시설물 즉 레일, 전차선 , 터널구조물에 대한 영상정보의 정확한 위치를 파악하게 해주는 기능을 수행한다.

본 발명의 위치확인부(300)는 열차의 움직임을 센싱하는 동적거동측정장치(310), 열차의 이동위치를 계측하기 위한 거리측정센서(320), 속도계측장치(330), 고속정밀 클락(340) 및 상기 장치 또는 센서로부터 전송받은 정보를 처리하는 MCU(Micro Controller Unit), CPU(central prosessing unit) 또는 전자회로가 구비된 정보처리장치(350)로 구비되어 있다.

이미 언급한 바와 같이 일정하지 않은 데이터 계측은 터널구조물의 변화(크랙, 부분 낙하물 발생 등)와 같이 개략의 위치를 확인하는 경우에는 거리 오차에 대한 영향이 낮지만, 레일 또는 전차선과 같이 미세하게 변화가 발생하는 경우 거리오차는 데이터의 신뢰성을 현저히 낮추는 원인이 된다.

본 발명의 위치확인부는 터널구조물의 정확한 위치뿐만 아니라 레일, 전차선과 같은 경우의 위치도 매우 정확하게 파악할 수 있게 해주는 효과가 있다.

본 발명에서 동적거동측정장치는 열차의 움직임의 여부를 파악하는 수단 또는 장치를 의미하는 것으로 통상적으로 가속도 등을 계측하는 장치 또는 엔코더(encoder) 등을 사용할 수 있다.

동적거동측정장치(310)는 열차가 멈추었을 경우 하기할 바와 같이 거리측정센서를 가동할 지 여부를 결정해주는 기능을 수행한다. 즉 열차가 멈추었을 경우 거리측정센서의 가동을 중지하고 열차가 움직일 때에 다시 거리측정센서를 가동하게 하는 기능을 구비한다.

본 발명에서 거리측정센서(320)는 종래의 방식과는 현저히 다른 방식으로 거리측정을 하는 것에 기술적 특징이 있다.

본 발명의 거리측정센서는 레이저를 이용하여 거리를 측정할 수 있는 것을 의미한다.

따라서 거리측정센서(320)는 레이저 발생기(321)와 이 레이저 발생기의 반사광을 취득하여 침목의 수를 카운팅하는 카운터(322) 및 카운터로부터 취득한 카운팅정보를 전송하는 전송수단(323)으로 이루어져 있다.

본 발명의 거리측정센서는 열차의 출발점(예컨데 서울역을 기점으로 하여)으로부터 철로를 따라서 위치하는 어떤 특정의 철도시설물(예컨대, 터널구조물)까지의 침목의 수를 레이저의 반사광을 카운터가 카운팅한다.

이렇게 카운팅된 침목의 수와 침목간의 간격을 곱하면 출발점으로터 터널구조물 까지의 거리가 계산된다.

예를 들어 침목의 간격이 100cm이고 침목의 수를 100,000개로 카운팅하는 경우 서울역으로부터 100km지점에 터널구조물이 위치함을 정확하게 파악할 수가 있는 것이다.

또한 이와 같은 방식으로 특정한 지점의 레일, 전차선 또는 침목의 경우에도 매우 정확하게 그 위치를 파악할 수 있게 된다.

이와 같이 각각의 철도시설물의 위치가 기준점으로부터 기설정되어 있고, 어떤 특정의 철도시설물이 이 설정된 위치에 해당하는지 여부를 상기한 거리측정센서를 이용하여 그 침목의 수를 카운팅함으로써 인식할 수가 있게 되는 것이다.

물론 이 경우 상기한 정보처리장치(340)에 기준점 및 어떤 철도시설물에 대한 위치가 미리 설정된 값으로 데이터화되어 저장되어 있어서 이 데이터를 활용할 수 있음은 물론이다.

본 발명에서 상기한 거리측정센서에 의한 위치계산의 오차가 발생할 수 있으므로 상기한 속도계측장치(330)에 의하여 계산된 속도와 시간을 이용하여 그 정확한 위치를 보정할 수 있는 정보를 제공해 준다.

본 발명의 속도계측장치는 열차의 차륜을 계측하여 그 속도를 측정하는 기계식 또는 전자식의 속도계측장치를 의미한다. 통상적으로 사용하는 타코메터를 사용할 수 있다.

이와 같은 타코메터에서 매시각 측정되는 속도를 디지털정보화 하여 이용하고 상기한 고속정밀클락(340)에 의하여 측정된 정확한 시간과의 관계를 이용하여 기준점으로부터 거리를 계산할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 어떤 기준점(예컨대 서울역)을 출발한 열차의 차속을 측정하고 이 차속과 고속정밀클락에 의한 시간과의 관계를 적분 연산하면 서울역으로부터의 거리가 추정되게 된다.

거리는 속도 * 시간이므로 매시각의 속도를 시간의 적분함수로 구할 수가 있게 된다. 이와 같은 적분연산은 상기한 정보처리장치(350)에서 수행하게 된다.

적분 연산기능은 정보처리장치에 탑재된 응용프로그램에 의하여 구현될 수 있다.

물론 이 경우 상기한 동적거동측정장치에서 제공한 열차의 움직임 여부에 대한 정보를 고속정밀클락에서 제공된 시간정보와의 관계에 이용하여 열차가 움직이지 않을 경우에는 거리는 계산하지 않게 할 수 있다. 또한 열차의 움직임이 없을 경우는 속도가 0(zero)이 되므로 마찬가지로 거리는 계산되지 않게 된다.

본 발명은 상기와 같은 거리측정센서와 속도계측장치에 의하여 계산된 어떤 특정의 철도시설물의 위치를 더욱 정확하게 계측하여 동기화할 수 있게 되는 효과가 있다.

따라서 상기한 바와 같이 거리측정센서에 의한 거리 측정 데이터에 의하여 상기한 레이저 발생기와 이와 연동되는 카메라에 의하여 취득한 영상정보 또는 3차원 영상정보의 대상 철도시설물(레일, 전차선, 터널구조물, 침목 등)) 위치를 정확하게 파악할 수 있게 되는 효과가 나타나는 것이다.

즉, 거리측정센서에서 예측한 거리와 속도계측장치에서 예측한 거리는 차이가 발생할 수 있으며, 그에 따라 그 두 개의 거리 측정치에 대한 관계를 정립하여 정확한 위치를 알 수 있게 하는 것이다.

따라서 상기한 정보처리장치에 사용자가 미리 설정한 거리측정센서 및 속도계측장치에서 취득한 거리정보에 관한 관계를 정립하여 하기할 신호처리장치에 가동신호정보를 제공하게 한다.

예를 들어 본 발명의 거리측정센서에서 측정한 거리는 침목의 수를 카운팅하여 거리를 측정하므로 매우 정확한 거리를 측정할 수 있다. 따라서 상기한 레이저 발생기 및 카메라에 의한 영상정보에 대핸 거리는 이 거리측정센서를 기준으로 하여 위치를 파악한다.

그러나 어떤 이유에 의하여 침목의 멸실 등의 이유에 따라 그 거리측정에 오차가 발생하는 경우 상기한 속도계측장치에 의하여 취득한 거리정보를 보조 거리정보로 저장하여 비치할 수 있어 상호 비교가 가능하게 할 수 있다.

따라서 속도계측장치에 의하여 취득한 보조 거리정보를 참고하여 대상 철도시설물의 거리를 정확히 산정할 수 있는 기능을 수행할 수 있다.

특히, 레일 상의 특정한 지점에 위치하고 있는 터널구조물을 감시하는 경우에는 거리측정센서에 의한 거리정보를 기준으로 하되 앞서 설명한 것과 같은 이유에 따라 속도계측장치에서 측정한 거리의 차이에 대한 중간 지점을 레이저 발생기 및 카메라의 가동을 위한 시발점으로 설정하고 그에 따라 이 중간 지점이 인지되면 신호처리장치에 가동신호정보를 전송하게 할 수 있다.

또한 상기한 바와 같이 어떤 특정 철도시설물(예컨대 터널구조물)에 대한 거리측정센서에 의하여 측정된 거리 정보와 속도계측장치에서 측정한 거리에 대한 거리정보는 누적되어 축적될 수가 있다.

이와 같이 누적된 거리측정센서에 의하여 측정된 거리 정보와 속도계측장치에서 측정한 거리에 대한 거리 정보는 그 특정의 감시 대상 철도시설물의 위치를 더욱 정확하게 계측하게 하고, 그에 따라 감시 대상 철도시설물의 거리에 대한 동기화를 수행할 수 있는 정보로 이용될 수 있다.

따라서 그 특정의 감시 대상 철도시설물의 위치를 더욱 정확히 파악하여 레이저 발생기에 의한 정보 및 카메라에 의한 영상정보를 취득하게 되는 효과가 있는 것이다.

물론 이와 같은 예는 하나의 실시예이며 상기한 거리측정센서에 의하여 측정된 거리 정보와 속도계측장치에서 측정한 거리에 대한 거리정보를 사용자의 의사 및 요구에 따라 어떤 방식으로든 미리 설정하여 동기화를 수행할 수 있음은 물론이다.

이와 같은 거리측정센서 및 속도계측장치에서 취득한 거리정보는 종합데이터처리장치(500)에 제공하게 된다.

따라서 종합데이터처리장치에서 철도시설물의 위치를 파악하게 해주는 정보로 활용되게 된다.

본 발명에서 신호처리장치(400)는 터널구조물에 대한 레이저 발생기 또는/및 카메라의 가동신호를 제공하는 장치 또는 수단을 의미한다.

따라서 신호처리장치는 상기한 거리촬영인식장치(120)로부터 전송받은 촬영정보명령을 받아 터널구조물을 감시하는 레이저 발생기 또는/및 카메라에 동작을 실현시키는 기능을 수행한다. 즉, 터널구조물에 대한 레이저스캐너 또는/및 카메라를 가동하게 하는 기능을 수행한다.

본 발명의 종합데이터처리장치(500)는 앞서 설명한 바와 같이 상기한 레이저 발생기 및 이와 연동되는 카메라에 의한 영상정보 또는 영상정보 변환장치에 의하여 변환된 3차원 영상정보 등의 데이터 또는 위치확인부로부터 전송되는 속도 및 거리 등에 대한 데이터를 가공, 분석, 해석 또는 저장할 수 있는 기능을 구비한 장치 또는 수단을 의미한다.

따라서 종합데이터처리장치(500)는 중앙처리장치, 정보저장장치 및 응용프로그램이 탑재되어 있다.

상기 응용프로그램은 상기한 레이저 발생기 및 카메라에 의한 영상정보 또는/및 영상정보 변환장치에 의한 3차원 영상정보 등의 데이터 또는/및 위치확인부로부터 전송되는 속도 또는/및 거리 등에 대한 데이터를 전송받아 축적하여 저장할 수 있게 해주고 또한 이들을 가공, 분석, 해석하여 레일, 전차선, 침목 또는 터널구조물에 대한 하자 여부를 판독하는 기능을 수행한다.

따라서 본 발명의 종합데이터처리장치는 본 발명에서 작동되는 과정을 수행하기 위한 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함할 수 있음은 물론이다.

상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 본 발명에서 사용되는 응용 프로그램 명령을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.

컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.

응용 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.

상기한 바와 같이 본 발명은 이동하는 기차(또는 열차)를 이용하여 철도시설물을 감시할 수 있는 시스템을 제공하게 된다.

본 발명은 열차를 생산, 제조, 공급 또는 사용하는 산업에 매우 유용한 발명이다.

또한 본 발명은 레일을 이용하는 차량의 사용, 이용, 서비스 제공 등을 하는 산업에 매우 유용한 발명이다.

100 : 카메라 110 : 3차원 영상정보 변환장치
120 : 거리촬영인식장치 121 : 침목인식부
122 : 촬영명령부
200 : 레이저 발생기
300 : 위치확인부
310 : 동적거동측정장치 320 : 거리측정센서
321 : 레이저 발생기 322 : 카운터
323 : 전송수단 330 : 속도계측장치
340 : 고속정밀 클락 350 : 정보처리장치
400 : 신호처리장치 500 : 종합데이터처리장치

Claims (4)

1. 열차(또는 지하철, 기차 등)에 구비되는 레이저 발생기(200), 상기 레이저 발생기와 연동되어 작동되며 철도시설물의 주요부를 감시할 수 있고 계측하는 영상정보 데이터를 취득하는 카메라(100), 상기 레이저 발생기와 카메라로부터 취득된 영상정보 데이터를 이용하여 3차원 영상정보로 변환하는 3차원 영상정보 변환장치(110), 계측대상인 철도시설물의 위치를 파악하는 위치확인부(300), 상기한 레이저 발생기 및 카메라의 가동명령을 발하는 신호처리장치(400) 및, 상기한 영상정보 데이터, 3차원 영상정보 또는/및 위치확인부로부터 전송되는 거리정도 또는/및 속도정보 등의 데이터를 가공, 분석, 해석 또는 저장하는 종합데이터처리장치(500)로 구성된 철도시설물 감시 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기한 영상정보 데이터를 취득하는 카메라(100)에 열차가 이동하는 거리별로 촬영이 가능하도록 하는 거리촬영인식장치(120)가 부가된 것을 특징으로 하는 철도시설물 감시 시스템.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   위치확인부는 열차의 움직임을 센싱하는 동적거동측정장치(310), 열차의 이동위치를 계측하기 위한 거리측정센서(320), 속도계측장치(330), 고속정밀 클락(340) 및 상기 장치 또는 센서로부터 전송받은 정보를 처리하는 정보처리장치(350)로 구성된 것을 특징으로 하는 철도시설물 감시 시스템.
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   레이저 발생기(200) 및 카메라(100)로 영상정보를 취득하는 철도시설물은 레일, 전차선, 침목 또는 터널구조물 중 어느 하나 이상인 것에 특징이 있는 철도시설물 감시 시스템.
   
   

Images