KR20170122949A - 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비 - Google Patents

Abstract

트롤리 궤도검측장비가 회전경사계를 구비함으로써 한 번 안착시킨 레일 위에서 트롤리 궤도검측장비를 반복적으로 재배치하지 않으면서도 경사도를 측정할 수 있고, 또한, 트롤리 궤도검측장비가 레일전류 차단장치를 구비함으로써 사용자가 레일전류를 차단하거나 통전시키는 것을 임의로 선택할 수 있으며, 또한, 횡단 프레임에 추가로 설치되는 레일전류 차단장치의 절연판의 두께를 조절하여 연장함으로써 광궤 및 협궤 검측이 모두 가능해지는, 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비가 제공된다.

Description

회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비{TROLLY APPARATUS FOR MEASURING TRACK IRREGULARITY HAVING CLINOMETER AND INSULATION DEVICE ON TROLL PLATE}

본 발명은 트롤리형 궤도검측장비에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 트롤리형 궤도검측장비가 레일의 고저틀림과 방향틀림을 측정할 경우, 레일의 경사 각도를 측정하는 회전경사계와 양쪽 레일에 전류를 통전시킬지를 선택할 수 있는 레일전류 차단장치를 구비하는 트롤리형 궤도검측장비에 관한 것이다.

일반적으로, 궤도(Track)는 열차를 정해진 길로 유도하는 역할을 할 뿐만 아니라 하부로 전달되는 열차의 하중을 완화시켜 하부 구조물을 보호하는 역할을 수행한다. 또한, 열차의 주행 안정성 및 승차감은 궤도의 성능에 따라 직접적인 영향을 받으며, 철도 소음 및 진동의 대부분은 궤도의 차륜의 상호작용에 의해 발생한다. 따라서 궤도는 전체 철도 시스템의 안정성, 경제성 및 쾌적성에 직접적인 영향을 주는 요인이라고 할 수 있다.

그러나, 이러한 궤도는 열차의 통과에 의해 미소한 영구변형이 일어나며 시간이 지날수록 이러한 변형이 누적되어 주행 노면에 틀림을 발생시킨다. 특히, 궤도는 고속으로 주행함에 따라 작용하는 과대한 열차 하중에 비해 간단한 구조로 이루어져 있으므로 일반 구조물에 비해 재료의 열화에 따른 부재의 갱환 등을 비교적 빈번하게 수행해야 하는 계속적인 보수를 전제로 하는 특수한 구조물이다.

궤도 보수 업무의 많은 부분을 차지하는 궤도틀림의 보수에 있어서, 이미 궤도 검측차가 실용화되고 정기적으로 궤도의 상태를 검측하여 정해진 평가 기준을 기초로 하여 보수의 투입이 행해져 왔다.

이것은 어느 의미에서 상태 감시 보전에 가까운 보수 체계라고 할 수 있으나, 보수 투입의 우선도와 투입량에 관해서는 데이터의 뒷받침이 부족하고, 동원 가능한 보수 노력을 특이치의 관리에 우선적으로 투입하는 것 이외에는 나머지 노동 자원을 경험과 직감에 따라 순차적으로 배분하는 실정이다.

철도에 있어 선로의 역할은 선형(Track Geometry)에 정해진 차륜 주행로를 확실하게 실현하는 것이지만, 현실에서는 이와 달리 오차가 발생한다. 즉, 궤도는 열차를 지지하고 원활하게 유도하는 역할을 수행하고 있지만, 열차의 반복적인 하중을 받게 되면 차차 궤도의 변형이 일어나 궤도차량 주행면의 부정합을 일으키게 되는데, 이를 궤도틀림(Track Irregularity)이라 한다.

예를 들면, 궤도틀림이 커지면 열차의 요동이 증대되고 승객의 승차감이 악화되며, 이러한 궤도틀림이 커지거나 다른 궤도틀림과 함께 복합 틀림이 발생하면 열차의 탈선을 일으킬 수도 있다. 따라서 궤도틀림의 측정은 철도 수송의 안정성 확보에 있어서 매우 중요한 요인이 되고 있으며, 철도의 유지관리 및 보수의 측면에서도 점차 그 필요성이 증가하고 있다.

이러한 궤도틀림은 궤도 유지관리의 지표이자, 열차 주행 안정성과 승객 승차감에 결정적인 영향을 미치는 요소이다. 궤도의 유지관리는 궤도틀림을 일정 기준한도 이내로 복원시키기 위한 작업으로서 안전의 관점에서 사고의 예방을 보장하여 승차감을 확보할 수 있어야 한다. 따라서 이러한 궤도틀림은 열차의 운전에 따라서 일정한 주기로 동적으로 궤도 검측자를 이용하여 측정되며, 필요에 따라 인력 또는 간이 검측기를 이용하여 정적으로 측정될 수도 있다.

한편, 철도차량의 주행안전성과 승차감 확보를 위하여 궤도는 일정한 허용오차 이내로 시공되고 관리되어야 한다. 이러한 오차를 궤도틀림이라 하며, 고저틀림, 방향틀림, 수평틀림, 뒤틀림, 궤간 등이 있다. 이러한 검측항목 중에서 고저틀림과 방향틀림의 검측 방법은 크게 두 가지로 구분된다. 첫째, 일정한 거리의 현으로 부터의 상대적 거리를 측정하는 종거법, 즉, 현방식(Versine)으로 검측하는 방법이 있다. 이러한 현방식은 주로 차량의 차체로부터 3개 위치에서의 변위를 측정하여 종거량을 구하는 방법이다. 또한, 두 번째 방법은 자이로스코프와 가속도계를 이용하여 공간상에서 절대위치를 측정하고, 이를 바탕으로 궤도틀림을 계산하는 방법이다.

도 1은 종래의 기술에 따른 트롤리형 궤도틀림 검측기를 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 트롤리형 궤도틀림 검측기(30)는, 고저센서(31), 평면변형센서(32), 궤간센서(33) 및 수준센서(34)를 설치하여 궤도틀림을 검측하게 되는데, 이때, 고저틀림과 방향틀림의 경우, 좌측 또는 우측 레일에만 센서를 설치하기 때문에 고저틀림과 방향틀림을 좌측 레일과 우측 레일의 값을 동시에 측정할 수 없다.

이에 따라 종래의 기술에 따른 트롤리형 궤도틀림 검측기(30)의 경우, 좌우레일의 한쪽 레일만을 측정하고, 나머지 한쪽 레일을 측정하기 위해서는 다시 한 번 검측을 수행하여야 한다. 다시 말하면, 한쪽 레일의 고저틀림과 방향틀림을 측정하는 트롤리형 궤도 검측기는 좌우 레일의 고저틀림과 방향틀림을 측정하기 위해서는 주 측정현을 이동시켜서 2번 측정하여야 한다는 문제점이 있다.

한편, 선행 기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-737517호에는 "철도레일 측정 시스템 및 측정방법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명한다.

도 2a 및 도 2b는 각각 종래의 기술에 따른 철도레일 측정시스템을 나타내는 사시도들이다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 종래의 기술에 따른 철도레일 측정시스템은, 메인프레임(61), 손잡이(62), 보조프레임(66), 제1 수평롤러(65a), 제1 측면롤러(65b), 제2 수평롤러(65d), 제2 측면롤러(65c), 폭측정센서(21), 높이측정센서(22), 각도측정센서(23) 및 수평계(25)를 포함한다.

메인프레임(61)은 주 측정현으로서, 양측 레일의 진행방향에 대해 수직 방향으로 위치하며, 손잡이(62)가 상기 메인프레임(61)에 구비된다.

보조프레임(66)은 상기 메인프레임(61)의 우측에, 상기 우측 레일의 진행방향과 동일방향으로 결합되고, 힌지(63)에 의해 상기 메인프레임(61)에 대하여 상대적으로 회전 가능하게 결합된다.

제1 수평롤러(65a)는 상기 보조프레임(66)의 양 단부에 구비되며, 상기 우측 레일의 상면을 따라 회전하고, 제1 측면롤러(65b)는 상기 보조프레임(66)의 양 단부에 구비되며, 상기 우측 레일의 안쪽 측면을 따라 회전한다.

제2 수평롤러(65d)는 상기 메인프레임(61)의 좌측 끝단에 구비되며, 상기 좌측 레일의 상면을 따라 회전하고, 제2 측면롤러(65c)는 상기 메인프레임(61)의 좌측에 구비되며 상기 좌측 레일의 안쪽 측면에 밀착되어 회전한다.

폭측정센서(21)는 상기 메인프레임(61)의 좌측에 구비되며, 좌측 레일의 안쪽 측면을 향하여 레이저 또는 적외선을 발광시켜 반사된 광을 수광하여 양측 레일 간의 간격 변화 감지신호를 출력한다.

높이측정센서(22)는 상기 보조프레임(66)의 중앙부에 구비되며, 우측 레일의 상면에 레이저 또는 적외선을 발광시키고 반사되는 광을 수광하여 발광에서 수광까지의 시간에 따른 상기 우측 레일의 높이 감지신호를 출력한다.

각도측정센서(23)는 상기 메인프레임(61)과 보조프레임(66)이 이루는 각도가 90ㅀ인지 여부를 측정하여 감지신호를 출력하고, 수평계(25)는 상기 메인프레임(61)의 상부면에 구비되며, 상기 양측 레일에 걸친 상태에서의 상기 메인프레임(61)의 수평 여부를 감지하여 출력한다.

종래의 기술에 따른 철도레일 측정시스템은, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 철도레일에서 양측 레일 간의 간격과 높이, 그리고 주변온도 등을 고려하여 철도레일의 틀어짐, 궤간 틀림, 레일 상면의 편평도, 수평 틀림을 측정하므로 이를 통한 철도레일의 유지 및 보수가 용이하여 사고 등을 미연에 방지할 수 있다.

이러한 철도레일 측정 시스템은, 센서부가 철도레일의 간격 및 높이, 양측 레일의 수평 정도 및 주변온도를 감지하며, A/D컨버터는 상기 센서부의 아날로그신호를 디지털 신호를 변환시켜 출력하고, 메모리는 측정 데이터를 저장한다. 또한, 연산부는 상기 센서부의 출력신호에 따라 온도에 따른 레일의 수축 및 팽창률에 따라 레일 간의 간격을 연산하고, 양측 레일의 높이 차이를 연산하여 양측레일의 궤간과 수평 여부를 연산하며, 디스플레이는 상기 연산부의 연산결과를 출력한다.

다시 말하면, 종래의 기술에 따른 철도레일 측정시스템은, 철도레일을 따라 이동하면서 양측레일 간의 높이와 간격을 측정하고, 온도차에 의한 레일의 수축 및 확장비율을 고려하여 철도레일의 줄 틀림, 궤간 틀림, 레일 상면의 편평도, 수평틀림 등을 측정할 수 있지만, 철도레일에 접촉되는 접촉식 측정 방법이라고 할 수 있다.

하지만 종래의 기술에 따른 철도레일 측정시스템은, 전술한 바와 같이, 좌우 레일의 고저틀림과 방향틀림을 측정하기 위해서는, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 주 측정현을 이동시켜서 2번 측정하여야 하므로 측정시간이 길어지고, 이에 따라 정확도가 떨어진다는 문제점이 있다.

전술한 문제점을 해결하기 위한 선행 기술로서 본 발명의 출원인에 의해 특허출원되어 등록된 대한민국 등록특허번호 제1590157호에는 "현방식의 트롤리형 궤도틀림 검측 장비"라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 3을 참조하여 설명한다.

종래의 기술에 따른 현방식의 트롤리형 궤도틀림 검측 장비는, 철도레일의 궤도틀림 검측에 관한 것으로, 철도레일의 고저틀림, 방향틀림, 궤간틀림, 레일의 종방향 기울기, 캔트(Cant) 등을 측정하도록 트롤리(Trolley)에 각각의 센서를 설치하여 궤도틀림을 검측하는 현방식(Versine)의 트롤리형 궤도틀림 검측 장비로서, 좌측 레일과 우측 레일의 고저틀림과 방향틀림을 동시에 측정할 수 있는, 현방식의 트롤리형 궤도틀림 검측 장비에 관한 것이다.

도 3은 종래의 기술에 따른 현방식의 트롤리형 궤도틀림 검측 장비를 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 종래의 기술에 따른 현방식의 트롤리형 궤도틀림 검측 장비는, 좌측 레일과 우측 레일의 고저틀림과 방향틀림을 동시에 측정하는 현방식(Versine)의 트롤리형 궤도검측기로서, 좌측 및 우측 측정프레임(81a, 81b), 제1 및 제2 상하방향 측정륜(83a, 83b), 제1 및 제2 고저틀림 센서(84a, 84b), 선로 기울기 센서(86), 타코 센서(87), 궤간 센서(88), 캔트 센서(89), 제1 및 제2 방향틀림 센서(85a, 85b), 횡방향 측정륜(91a, 91b) 및 횡방향 연결프레임(90)을 포함한다.

좌측 및 우측 측정프레임(81a, 81b)은 전방 및 후방 트롤리 바퀴(82a~82d)가 각각 장착되고, 좌측 및 우측 레일 상에 거치되어 현방식 검측을 위해 상기 좌측 및 우측 레일을 따라 운행된다.

제1 및 제2 상하방향 측정륜(83a, 83b)은 상기 좌측 및 우측 레일 각각의 고저틀림을 검측할 수 있도록 상기 현방식 좌측 및 우측 측정프레임(81a, 81b)의 외측에 설치된다.

제1 및 제2 고저틀림 센서(84a, 84b)는 상기 제1 및 제2 상하방향 측정륜(83a, 83b)에 각각 체결되어 상기 좌측 및 우측 레일 각각의 고저틀림을 검측한다.

선로 기울기 센서(86)는 상기 현방식 좌측 측정프레임(81a) 상에 설치되어 레일의 종방향 기울기를 검측하고, 타코 센서(87)는 상기 현방식 우측 측정프레임(81b)의 외측면에 설치되어 현방식의 트롤리형 궤도틀림 검측 장비의 속도를 측정한다.

궤간 센서(88)는 상기 좌측 및 우측 레일 사이의 궤간을 검측하고, 캔트 센서(89)는 상기 횡방향 연결프레임(90)의 좌측 상부에 설치되어 캔트량을 검측한다.

제1 및 제2 방향틀림 센서(85a, 85b)는 상기 현방식 좌측 및 우측 측정프레임(81a, 81b)의 내측에 각각 설치되어 상기 좌측 및 우측 레일 각각의 방향틀림을 검측한다.

횡방향 측정륜(91a, 91b)은 상기 제1 및 제2 방향틀림 센서(85a, 85b)가 방향틀림을 검측할 수 있도록 상기 제1 및 제2 방향틀림 센서(85a, 85b)와 각각 연결되고, 상기 현방식 좌측 및 우측 측정프레임(81a, 81b) 사이의 내측 하부에 각각 개재된다.

횡방향 연결프레임(90)은 상기 현방식 좌측 및 우측 측정프레임(81a, 81b) 사이에 개재되어 상기 현방식 좌측 및 우측 측정프레임(81a, 81b)을 연결한다.

종래의 기술에 따른 현방식의 트롤리형 궤도틀림 검측 장비는, 좌측 및 우측 레일의 고저틀림과 방향틀림을 동시에 측정하는 현방식의 트롤리형 궤도검측기로서, 좌측 및 우측의 프레임에 횡방향으로 일정 범위 내에서 이동이 자유롭게 측정륜을 구성하여 측정륜의 횡방향 이동량을 변위센서를 이용하여 현방식 방향틀림을 측정한다.

종래의 기술에 따른 일반적인 트롤리형 궤도틀림 검측기에서 경사도를 측정할 경우, 계측 초기 설정시 경사계의 눈금 보정을 위해 검측기 전체를 들어서 정방향에 위치시킨 후 계측하고, 다시 반대방향으로 놓고 계측한 후 눈금 보정이 완료되면 검측기를 다시 정방향에 위치시켜 측정하였다.

이러한 과정에서 작업자는 검측기를 들었다가 다시 배치시키는 필요 이상의 작업을 반복적으로 수행해야 하고, 이에 따라 경사도의 검측오차가 발생되는 문제점이 있었다.

한편, 선행 기술로서, 일본 공개특허번호 제2014-240262호에는 "궤도 검측 장치"라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명한다.

도 4a 및 도 4b는 종래의 기술에 따른 궤도 검측 장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 종래의 기술에 따른 궤도 검측 장치는 콤팩트하게 구성할 수 있어 궤도 변위의 계측을 신속하게 수행하는 것이 가능한 궤도 검측 장치 및 궤도검측 차량에 관한 것으로, 상기 궤도검측 차량은 센서부, 제어부, 기억부, 진행방향 전후에 배치된 차륜을 가지는 이동체로 구성된다.

종래의 기술에 따른 궤도 검측 장치는 피측정 레일의 복수 개소의 측정점까지의 거리에 대응하는 복수의 거리 데이터가 입력되어 궤도 변위를 산출하는 궤도 검측 장치로서, 복수의 상기 측정 타이밍의 상기 복수 개소의 측정점에 대응하는 상기 거리 데이터를 측정 이력으로서 기억하는 기억 수단; 상기 피측정 레일의 연재 방향을 따른 복수 개소의 상기 측정점에 있어서의 같은 측정 타이밍에 대응하는 상기 거리 데이터에 기초하여 측정현정시를 산출하는 측정현 정시산출 수단; 및 복수의 상기 측정 타이밍에 대응하는 상기 측정현정시의 산출 결과에 기초하여 소정의 기준현에 대응하는 레일 형상을 산출하는 현정시산출 수단을 구비한다.

종래의 기술에 따른 궤도 검측 장치에 따르면, 이동체의 레일 좌우 방향(Y방향)의 기울기를 계측하는 경사 센서와 센서부를 통해 계측한 좌우 레일의 궤간과 기울기데이터를 산출하여 수준변위를 검출하는 구성이 기재되어 있다.

그러나 전술한 바와 같이, 종래의 기술에 따른 트롤리 궤도틀림 검측 장비를 사용하여 경사도를 측정할 경우, 해당 트롤리 궤도틀림 검측 장비 자체를 레일 위로 들어 올린 후에 눈금 보정을 위해 재배치하는 과정을 반복적으로 수행해야 하므로 작업자의 작업 효율을 저하시키고, 이에 따라 검측오차가 지속적으로 발생하는 한계가 있었다.

또한, 종래의 기술에 따른 트롤리 궤도틀림 검측 장비 사용시, 양쪽 레일에 전류가 통할 경우, 관제소에 선로 점유 신호가 들어감에 따라 경우에 따라서는 신호를 통제해야 하거나 또는 안전을 위해 신호를 전송할 필요도 발생하게 되는데, 종래의 기술에 따른 트롤리 궤도틀림 검측 장비의 경우, 주행륜을 아크릴과 같은 절연재를 사용하는 등의 수단으로 해결하였으나, 사용자가 레일전류를 차단하거나 통전시키는 것을 선택할 수 없다는 단점이 있었다.

일본 등록특허번호 제5528401호(출원일: 2011년 6월 29일), 발명의 명칭: "궤도 검측 장치" 대한민국 등록특허번호 제1590157호(출원일: 2015년 4월 30일), 발명의 명칭: "현방식의 트롤리형 궤도틀림 검측 장비" 일본 등록특허번호 제4094578호(출원일: 2004년 4월 7일), 발명의 명칭: "주행식 침목 판정 장치" 대한민국 등록특허번호 제10-737517호(출원일: 2006년 10월 27일), 발명의 명칭: "철도레일 측정시스템 및 측정방법" 대한민국 공개특허번호 제2016-13475호(공개일: 2016년 2월 4일), 발명의 명칭: "궤도틀림 검측 장치" 일본 공개특허번호 제2014-240262호(공개일: 2014년 12월 25일), 발명의 명칭: "궤도 검측 장치"

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 트롤리 궤도검측장비가 회전경사계를 구비함으로써 한 번 안착시킨 레일 위에서 트롤리 궤도검측장비를 반복적으로 재배치하지 않으면서도 경사도를 측정할 수 있는, 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 트롤리 궤도검측장비가 레일전류 차단장치를 구비함으로써 사용자가 레일전류를 차단하거나 통전시키는 것을 임의로 선택할 수 있는, 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비를 제공하기 위한 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비는, 레일 방향으로 레일 상에 거치되는 주행 프레임; 레일 직교 방향으로 상기 주행 프레임의 중앙부에 체결되는 횡단 프레임; 상기 주행 프레임의 외측면에 설치되는 우측 제1 주행륜과 우측 제2 주행륜 및 상기 횡단 프레임의 외측면에 설치되는 좌측 주행륜을 포함하며, 좌측 및 우측 레일의 상면에 접촉하여 주행하는 주행륜; 기초판, 회전판 및 경사계를 포함하며, 상기 횡단 프레임 내에 회전 가능하도록 장착되어 양측 레일의 경사 각도를 측정하는 회전경사계; 및 상기 주행륜에 연결되는 연결레버 또는 상기 횡단 프레임에 설치되는 통전 스위치에 의해 양측 레일에 흐르는 레일전류의 통전 및 단전을 선택하는 레일전류 차단장치를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 회전경사계는, 검측오차를 최소화시키도록 초기에 트롤리 궤도검측장비를 안착시킨 레일 상에 트롤리 궤도검측장비를 재배치하지 않고 경사계 위치만 180도 회전시키는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 회전경사계는, 상기 횡단 프레임의 내부에 고정되는 기초판; 상기 기초판의 상부에 위치하면서 상기 기초판의 중심부에 고정되는 중심축에 삽입되어 회전하는 회전판; 및 상기 회전판의 상부에 고정되고, 트롤리 궤도검측장비가 놓여있는 x축 레일 방향 및 y축 레일 직교방향에 대한 경사를 계측하여 레일의 캔트 및 종구배를 계산할 수 있도록 각도를 측정하는 경사계를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 기초판은 상기 경사계가 90도씩 움직여서 고정될 수 있도록 중심부에 중심축이 고정될 수 있는 중심축 홀이 형성된다.

여기서, 상기 기초판은 상기 회전판이 회전된 후에 고정시킬 수 있도록 잠금장치를 구비할 수 있다.

여기서, 상기 레일전류 차단장치는 상기 주행륜에 연결된 연결레버를 포함하고, 상기 연결레버가 상기 주행륜에 닿으면 통전되고, 떨어뜨리면 단전되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 레일전류 차단장치는 상기 횡단 프레임을 절연판으로 구분하고, 통전 스위치를 통해 통전 또는 단전을 선택하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 절연판은 아크릴 절연판 또는 수지계열 절연판일 수 있다.

여기서, 상기 통전 스위치는 플러그인 스위치, 외부 온오프 스위치 또는 내부 온오프 스위치 중에서 선택될 수 있다.

여기서, 상기 절연판은 광궤 및 협궤 검측이 가능하도록 상기 횡단 프레임에 설치되는 두께를 조절하여 연장할 수 있다.

본 발명에 따른 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비는, 상기 우측 제1 주행륜의 내측 하면에 결합되는 우측 제1 보조 안내륜, 상기 우측 제2 주행륜의 내측 하면에 결합되는 우측 제2 보조 안내륜 및 상기 좌측 주행륜의 내측 하면에 결합되는 좌측 보조 안내륜을 포함하고, 트롤리형 궤도검측장비가 궤도 이탈 없이 주행할 수 있도록 안내하는 보조 안내륜을 추가로 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비는, 상기 횡단 프레임 내에 매립 설치되는 유압잭, 고정대 및 LVDT 센서를 포함하며, 상기 유압잭에 연결된 고정대를 통해 상기 좌측 주행륜 및 측정륜과 연결되고, 상기 측정륜이 레일의 내측면에 지속적으로 밀착되도록 안내하는 유압식 궤도 가이드부를 추가로 포함할 수 있다.

여기서, 상기 측정륜은 궤간틀림 오차를 최소화시키도록 상기 좌측 주행륜 및 프리즘의 축과 일치하도록 동축 상에 배치될 수 있다.

한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 트롤리형 궤도검측장비용 레일전류 차단장치는, 상기 횡단 프레임 사이에 개재되어 절연 상태로 구분하는 절연판; 및 양측 레일에 흐르는 레일전류의 통전 또는 단전을 선택하여 상기 절연 상태로 구분된 횡단 프레임을 전기적으로 연결하는 통전 스위치를 포함하되, 상기 통전 스위치는 상기 트롤리 궤도검측장비를 통해서 양쪽 레일에 전류가 통할 경우, 관제소에 선로점유신호가 들어갈지 여부를 선택하도록 통전 또는 단전을 선택하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 통전 스위치는 플러그인 스위치, 외부 온오프 스위치 또는 내부 온오프 스위치 중에서 선택될 수 있다.

또한, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 또 다른 수단으로서,

프레임의 내부에 고정되는 기초판; 상기 기초판의 상부에 위치하면서 상기 기초판의 중심부에 고정되는 중심축에 삽입되어 회전하는 회전판; 및 상기 회전판의 상부에 고정되고, 트롤리 궤도검측장비가 놓여있는 x축 레일 방향 및 y축 레일 직교방향에 대한 경사를 계측하여 레일의 캔트(Cant) 및 종구배를 계산할 수 있도록 각도를 측정하는 경사계를 포함하여, 상기 프레임 내에 회전 가능하도록 장착되어 양측 레일의 경사 각도를 측정하는 트롤리형 궤도검측장비용 회전경사계를 제공하게 된다.

본 발명에 따르면, 트롤리 궤도검측장비가 회전경사계를 구비함으로써 한 번 안착시킨 레일 위에서 트롤리 궤도검측장비를 반복적으로 재배치하지 않으면서도 경사도를 측정하고, 이에 따라 검측 오차를 최소화시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 트롤리 궤도검측장비가 레일전류 차단장치를 구비함으로써 사용자가 레일전류를 차단하거나 통전시키는 것을 임의로 선택할 수 있다.

본 발명에 따르면, 횡단 프레임에 추가로 설치되는 레일전류 차단장치의 절연판의 두께를 조절하여 연장함으로써 광궤 및 협궤 검측이 모두 가능해진다.

도 1은 종래의 기술에 따른 트롤리형 궤도틀림 검측기를 나타내는 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 각각 종래의 기술에 따른 철도레일 측정시스템을 나타내는 사시도들이다.
도 3은 종래의 기술에 따른 현방식의 트롤리형 궤도틀림 검측장비를 나타내는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 종래의 기술에 따른 궤도틀림 검측장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비를 나타내는 사시도이다.
도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비의 정면도 및 측단면도이다.
도 7a 내지 도 7c는 각각 본 발명의 실시예에 따른 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비에서 횡단 프레임 내의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 내지 도 8c는 각각 본 발명의 실시예에 따른 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비에서 기초판, 회전판 및 경사계를 적층하여 형성되는 회전경사계를 나타내는 도면이다.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 실시예에 따른 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비에서 레일전류 차단장치가 구현되는 것을 각각 예시하는 도면들이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비가 레일 상에 설치된 것을 예시하는 사진이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비가 적용되는 레일 분기기를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비에 의해 궤간 및 경사계 각도를 측정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

[회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비(100)]

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비를 나타내는 사시도이고, 도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비의 정면도 및 측단면도이다.

도 5, 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비(100)는, 좌측 레일과 우측 레일의 고저틀림과 방향틀림, 캔트, 종방향 기울기 및 궤간 을 측정하는 트롤리형 궤도검측장비로서, 주행 프레임(110), 횡단 프레임(120), 주행륜(130a, 130b, 130c), 측정륜(140), 보조 안내륜(150a, 150b, 150c), 유압식 궤도 가이드부(160), 프리즘(170), 고정 레버(180), DAQ 시스템(190), 회전경사계 및 레일전류 차단장치를 포함한다.

주행 프레임(110)은 레일 방향으로 우측 레일(400) 상에 거치되며, 예를 들면, 중공의 박스형 강재로 형성되며, 상면에 손잡이가 형성된다.

횡단 프레임(120)은 레일 직교 방향으로 상기 주행 프레임(110)의 중앙부에 체결되며, 예를 들면, 중공의 박스형 강재로 형성되며, 상면에 손잡이가 형성된다. 이때, 본 발명의 실시예에 따른 유압식 궤도 가이드부를 구비하는 트롤리형 궤도검측장비(100)는, 상기 횡단 프레임(120)의 중앙 연결부에 연결 프레임(도시하지 않음)을 추가적으로 결합하여 연장함으로써 광궤 및 협궤에 모두 사용할 수 있다.

주행륜(130a, 130b, 130c)은 우측 제1 주행륜(130a), 우측 제2 주행륜(130b) 및 좌측 주행륜(130c)으로 이루어지며, 좌측 및 우측 레일(400)의 상면에 접촉하여 주행한다. 구체적으로, 상기 우측 제1 주행륜(130a) 및 우측 제2 주행륜(130b)은 상기 주행 프레임(110)의 외측면에 설치되고, 상기 좌측 주행륜(130c)은 상기 횡단 프레임(120)의 외측면에 설치된다.

측정륜(140)은, 후술하는 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 좌측 주행륜(130c)의 내측 하부에 결합되어, 궤간을 측정할 수 있도록 상기 레일(400)의 내측면에 접촉한다.

보조 안내륜(150a, 150b, 150c)은, 도 6b에 도시된 바와 같이, 우측 제1 보조 안내륜(150a), 우측 제2 보조 안내륜(150b) 및 좌측 보조 안내륜(150c)을 포함하고, 분기기 등 레일 상에 빈 공간이 있을 때 트롤리형 궤도검측장비(100)의 이탈 없이 주행을 각각 안내하도록 상기 주행륜(130a, 130b, 130c) 각각의 내측 양쪽에 각각 설치된다. 구체적으로, 상기 우측 제1 보조 안내륜(150a)은 상기 우측 제1 주행륜(130a)의 내측 하면에 결합되고, 상기 우측 제2 보조 안내륜(150b)은 상기 우측 제2 주행륜(130b)의 내측 하면에 결합되며, 상기 좌측 보조 안내륜(150c)은 상기 좌측 주행륜(130c)의 내측 하면에 결합된다. 이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 유압식 궤도 가이드부를 구비하는 트롤리형 궤도검측장비(100)는 레일 분기기의 주행 및 검측이 가능하게 된다. 이때, 상기 보조 안내륜(150a, 150b, 150c)은 유압식 궤도 가이드부(160)에 일체로 장착됨으로써 분기기 또는 궤간이 급하게 변하는 부위에서의 주행 문제를 해결할 수 있다. 즉, 상기 보조 안내륜(150a, 150b, 150c)은 분기기 통과시 탈선방지 가드레일과 주행륜 접촉을 방지하는 역할을 하며, 일반 선로 주행시에는 탈부착이 가능하다.

유압식 궤도 가이드부(160)는, 도 5의 하부에 도시된 바와 같이, 상기 횡단 프레임(120) 내에 매립 설치되는 유압잭(161), 고정대(162), LVDT 센서(163) 및 레버 작동로드(164)를 포함하며, 상기 유압잭(161)에 연결된 고정대(162)를 통해 상기 좌측 주행륜(130c) 및 상기 측정륜(140)이 연결되도록 고정하고, 상기 측정륜(140)이 항상 레일(400)의 내측면에 밀착되도록 안내한다. 또한, 상기 유압식 궤도 가이드부(160)는 궤도이탈 방지장치로서, 유압잭(161)에 연결된 고정대(162)에 좌측 주행륜(130c) 및 측정륜(140)이 연결되어 있기 때문에, 상기 측정륜(140)이 항상 레일(400)의 내측면에 밀착되도록 일체화시킬 수 있다. 또한, 상기 측정륜(140)이 좌측 주행륜(130c) 및 프리즘(170)의 축과 일치하도록 동축 상에 배치됨으로써 궤간틀림 오차를 최소화시킬 수 있다.

이에 따라 상기 유압식 궤도 가이드부(160)는 상기 좌측 주행륜(130c), 측정륜(140) 및 좌측 보조 안내륜(150c)을 한 번에 일체로 움직이게 하는 구조로서, 상기 좌측 주행륜(130c), 측정륜(140) 및 좌측 보조 안내륜(150c)을 일체화시킨 측정뭉치를 한 번에 모두 이동시킬 수 있도록 안내하고, 상기 유압식 궤도 가이드부(160)의 LVDT 센서(163)가 궤간을 측정할 수 있다. 이때, 상기 측정뭉치는 상기 유압잭(161)에 연결된 고정대(162)에 좌측 주행륜(130c) 및 측정륜(140)이 연결되어 있어서, 측정륜(140)이 항상 궤도에 밀착되도록 일체화시킨 장치를 말한다.

즉, 상기 유압식 궤도 가이드부(160)의 유압잭(161)에 의해 측정뭉치가 지속적으로 레일(400)의 내측면에 밀착되고, 상기 측정뭉치와 함께 움직이는 측정륜(140) 또한 레일(140)의 내측면에 밀착됨으로써 본 발명의 실시예에 따른 트롤리 궤도검측장비(100)가 궤도에서 이탈되지 않으면서 연속적으로 주행할 수 있다.

프리즘(170)은 광파기(300)를 통해 트롤리 궤도검측장비(100)의 위치를 알기 위한 장치로서, 트롤리형 궤도검측장비(100)의 위치를 파악할 수 있도록 상기 횡단 프레임(120)의 중앙부 상면에 수직 방향으로 설치된다.

고정 레버(180)는 상기 횡단 프레임(120)의 외측면에 돌출되도록 배치되고, 상기 유압식 궤도 가이드부(160)의 레버 작동로드(164)를 작동시킨다.

DAQ(Data Acquisition) 시스템(190)은 상기 횡단 프레임(120) 상에 설치되어, 센서들로부터 검측된 값들을 획득하여 디스플레이한다. 이때, 상기 DAQ 시스템(190)은 LVDT 센서(163), 경사계(230) 및 주행거리계와 같은 센서에서 들어오는 아날로그(Analog) 신호들을 디지털화하여 예를 들면, 랩탑(Labtop) 컴퓨터로 전송할 수도 있다.

회전경사계는 기초판(210), 회전판(220) 및 경사계(230)를 포함하며, 상기 횡단 프레임(120)의 내부에 회전 가능하도록 장착된다. 즉, 상기 회전경사계는 크게 횡단 프레임의 내부에 고정되는 기초판(210), 상기 기초판(210)의 상부에 위치하면서 상기 기초판(210)의 중심부에 고정되는 중심축에 삽입되어 회전하는 회전판(220) 및 상기 회전판(220)의 상부에 고정되는 경사계(230)를 구비한다. 이때, 본 발명의 실시예에 따른 회전경사계는 트롤리 궤도검측장비(100) 자체에서 회전경사계를 회전시킬 수 있으므로, 트롤리 궤도검측장비(100) 자체를 들어서 재배치하는 과정이 필요 없어 작업 효율을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 검측 오차를 최소화시킬 수 있다.

레일전류 차단장치는 상기 주행륜(130a, 130b, 130c)에 연결되는 연결레버(240) 또는 상기 횡단 프레임(120)에 설치되는 통전 스위치(260, 270, 280)에 의해 양측 레일(400)에 흐르는 레일전류의 통전 및 단전을 선택한다. 즉, 상기 주행륜(130a, 130b, 130c)에 연결된 연결레버(240), 또는 절연판(250) 및 통전 스위치(260, 270, 280)를 이용한 레일전류 차단장치에 의해 트롤리 궤도검측장비(100)의 사용성을 증진시킬 수 있고, 선로점유 신호에 따른 대응이 용이해진다. 여기서, 상기 절연판(250)은 아크릴 절연판 또는 수지계열 절연판일 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.

또한, 종래의 기술에 따른 트롤리형 궤도검측장비는 초기에 주어진 궤간에 대해서만 계측이 가능하지만, 본 발명의 실시예에 따른 트롤리형 궤도검측장비의 경우, 횡단 프레임에 추가로 설치되는 레일전류 차단장치의 절연판의 두께를 조절하여 연장함으로써 광궤 및 협궤 검측이 모두 가능해진다.

한편, 도 7a 내지 도 7c는 각각 본 발명의 실시예에 따른 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비에서 횡단 프레임 내의 구조를 설명하기 위한 도면으로서, 도 7a는 본 발명의 실시예에 따른 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비가 유압식 궤도 가이드부를 추가로 포함하는 것을 나타내고, 도 7b는 측정륜이 레일에 밀착하는 것을 구체적으로 나타내는 배면도이며, 도 7c는 유압식 궤도 가이드부 상부에 회전경사계가 설치되는 것을 나타낸다.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비에서 유압식 궤도 가이드부(160)는, 상기 유압식 궤도 가이드부(160)는 유압잭(161), 고정대(162), LVDT 센서(163) 및 레버 작동로드(164)를 포함하며, 도 7b에 도시된 바와 같이 하부에 주행 거리계(165)가 설치된다.

유압잭(161)은 유압에 의해 구동되어 상기 측정륜(140), 좌측 주행륜(130c) 및 좌측 보조 안내륜(150c)을 상기 레일(400)의 측면으로 밀착시킨다. 즉, 상기 유압잭(161)은 상기 좌측 주행륜(130c), 측정륜(140) 및 좌측 보조 안내륜(150c)을 일체화시킨 측정뭉치를 항상 밖으로 밀어내어, 측정륜(140)이 레일(400)과 밀착할 수 있게 한다.

LVDT 센서(163)는 레일(400)을 외측으로 밀어내는 유압잭(161) 및 측정륜(140)에 연결되어 좌측 및 우측 레일 사이의 궤간을 측정한다. 즉, 상기 LVDT 센서(163)는 상기 측정뭉치가 이동하는 거리를 계측하여 궤간틀림 값으로 환산한다. 이때, 상기 LVDT 센서(163)는, 도 7a에 도시된 바와 같이, LVDT 실린더(163a) 및 LVDT 바(163b)를 포함하며, 구체적으로, 상기 LVDT 센서(163)는 LVDT 실린더(163a) 안에 LVDT 바(163b)가 있고, 상기 LVDT 바(163b)가 들어가고 나옴에 따라 상기 LVDT 센서(163) 내부의 저항이 변하여 출력전압(Output Voltage)이 변함으로써 변위를 계측하게 된다. 이때, 본 발명의 실시예에 따른 트롤리 궤도검측장비(100)에서 LVDT 바(163b)는 상기 측정뭉치에 연결되어 있고, 측정륜(140) 또한 상기 측정뭉치에 연결되어 있으므로, 상기 측정륜(140)이 레일(400)에 밀착하여 움직일 때, 상기 LVDT 바(163b)도 같은 크기 및 방향으로 움직임으로써 좌우 레일 사이의 궤간을 측정할 수 있다.

레버 작동로드(164)는 고정 레버(180)의 회전에 의해 작동되며, 궤간을 측정하지 않을 때 상기 유압잭(161) 및 LVDT 센서(163)를 고정하여 이동시킬 수 있고, 궤간을 측정하지 않을 때 레버 작동로드(164)를 이용하여 상기 측정뭉치를 고정할 수 있다.

고정대(162)는 상기 유압잭(161), LVDT 센서(163), 측정륜(140) 및 좌측 보조 안내륜(150c)을 구조적으로 연결한다.

주행 거리계(165)는, 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 횡단 프레임(120)의 외측면 하부에 설치되고, 주행시 좌측 주행륜(130c)이 굴러감에 따라 주행거리를 적산하며, 예를 들면, 상기 주행거리계(165)는 타코미터(Tacometer)일 수 있다.

한편, 도 8a 내지 도 8c는 각각 본 발명의 실시예에 따른 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비에서 기초판, 회전판 및 경사계를 적층하여 형성되는 회전경사계를 나타내는 도면이다.

도 8a는 상기 횡단 프레임(120)의 내부에 고정되는 기초판(210)을 나타낸다. 이러한 기초판(210)은 4방향에 롤러가 있어 상기 경사계(230)가 정확하게 90도씩 움직여 고정될 수 있도록 하며, 그 중심부에 중심축이 고정될 수 있는 중심축 홀이 형성된다. 또한, 상기 기초판(210)은 상기 회전판(220)이 회전된 후에 고정시킬 수 있도록 잠금장치를 구비할 수도 있다.

도 8b는 상기 횡단 프레임(120)의 내부에 고정되는 기초판(210)의 상부에 배치되는 회전판(220)과 상기 회전판(220)을 회전 가능하도록 상기 기초판(210)의 중심에 삽입 고정되는 중심축을 나타내며, 또한, 도 8c는 상기 회전판(220)의 상부에 경사계(230)가 배치된 것을 나타낸다.

도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비는 경사계(230)만 180도 돌려서 측정할 수 있는 회전경사계를 포함하며, 상기 회전경사계는 기초판(210)을 상기 횡단 프레임(120) 내부에 설치하고, 상기 기초판(210) 상면에 회전판(220)을 설치하며, 상기 회전판(220) 상면에 경사계(230)를 고정 설치한다, 이때, 상기 기초판(210)에 90도마다 고정될 수 있는 롤러를 장착하거나 또는 고정볼트 등으로 고정할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 트롤리 궤도검측장비(100) 내의 회전판(220)을 이용하여 경사계(230)만 180도 돌려서 경사를 측정할 경우, 상기 회전판(220)은 정확히 180도 돌아서 고정되어야 하며, 또한, 상기 경사계(230)의 전선케이블의 이동 공간도 고려해야 한다.

또한, 상기 기초판(210)은 상기 경사계(230)가 돌아갈 수 있는 공간을 확보해야 하고, 중심축 및 볼트 고정용 홀이 구비되어야 한다.

또한, 상기 회전판(220)은 상기 경사계(230)가 거치되어 기초판(210) 상부를 180도 회전하며, 두 개의 홀이 180도의 각도로 구성되어 180도 회전되었을 때 고정되어야 한다. 이때, 상기 중심축은 회전판(220) 및 기초판(210)에 연결되어 상기 회전판(220)이 매끄럽게 회전할 수 있게 한다. 또한, 예를 들면, 2개의 볼트는 상기 회전판(220)을 상기 기초판(210)에 고정하는 역할을 한다.

이에 따라 상기 회전경사계는 초기에 트롤리 궤도검측장비(100)를 안착시킨 레일(400) 위에서 트롤리 궤도검측장비(100)를 재배치하지 않으면서도 경사계(230) 위치를 보정하여 검측오차를 최소화시킬 수 있게 된다.

구체적으로, 도 8c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비(100)는, 기초판(210), 회전판(220) 및 경사계(230)로 이루어진 360도 회전 경사계를 포함하고, 트롤리형 궤도검측장비(100) 내의 회전판(220)을 이용하여 경사계(230)만 180도 돌려서 각도를 계측할 수 있다.

예를 들면, 종래의 기술에 따른 기존 방식은 경사계의 각도 측정을 위해 트롤리형 궤도검측장비(100) 전체를 들어서 경사계를 정방향으로 놓고 계측한 후, 다시 반대방향으로 놓고 각도 측정 후 정방향으로 놓고 측정을 시작하지만, 본 발명의 실시예에 따른 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비(100)에서, 상기 회전판(220)은 상기 경사계(230)가 거치되어 기초판(210) 상부에서 180도 회전하도록 설치되며, 상기 경사계(230)는 트롤리 궤도검측장비(100)가 놓여있는 x축 레일 방향 및 y축 레일 직교방향에 대한 경사를 계측하여 레일의 캔트(Cant) 및 종구배를 계산할 수 있도록 각도를 측정한다.

이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비(100)는, 트롤리 궤도검측장비(100) 전체를 들어서 반대 방향으로 돌리는 작업시간을 감소시킬 수 있고, 이에 따라 작업자 1인이 충분히 수행할 수 있으며, 트롤리 궤도검측장비(100)를 들었다가 다시 놓는데 발생하는 검측오차를 저감시킬 수 있다.

한편, 통상적으로 트롤리 궤도검측장비를 통해서 양쪽 레일에 전류가 통할 경우, 관제소에 선로점유신호가 들어간다. 때에 따라선 이러한 선로점유신호를 통제하거나 또는 선로점유신호를 전송할 필요가 있으므로, 통전 또는 단전의 두 가지 경우를 쉽게 조절할 수 있는 연결장치로서 레일전류 차단장치가 설치된다.

도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 실시예에 따른 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비에서 레일전류 차단장치가 구현되는 것을 각각 예시하는 도면들이다.

도 9a는 본 발명의 실시예에 따른 레일전류 차단장치의 구성으로서, 스프링(도시되지 않음), 암(도시되지 않음) 및 연결레버(240) 등을 통해 주행륜(130a, 130b, 130c)과 레일(400)의 궤도 이탈을 제어하는 것을 나타내며, 기본적으로 절연이 되어 있는 상태에서, 도 9a에 도시된 바와 같이 주행륜(130a, 130b, 130c)에 연결된 연결레버(240)가 주행륜(130a, 130b, 130c)에 닿으면 통전되고, 떨어뜨리면 단전된다.

도 9b는 절연판(절연판 등)(250)을 이용한 플러그인 스위치(260)를 나타내며, 도 9c는 절연판(250)을 이용한 외부 온오프 스위치(270)를 나타내고, 도 9d는 절연판(250)을 이용한 내부 온오프 스위치(280)를 이용하는 것을 각각 나타낸다.

본 발명의 실시예에 따른 레일전류 차단장치에 따르면, 트롤리 궤도검측장비(100)의 주행륜(130a, 130b, 130c)에 간단하게 장착하여 작업 가능한 연결레버(240)를 설치함으로써, 주행륜에 연결된 연결레버를 통해 상황에 따라 손쉽게 통전/단전을 조절할 수 있다. 또한, 트롤리 궤도검측장비(100)의 횡단 프레임(120)을 절연판(250)으로 구분하고, 플러그인 스위치, 온오프 스위치 중에서 선택할 수 있다. 즉, 중앙 절연판(250)을 이용한 절연 및 플러그인 스위치(260), 중앙 절연판(250)을 이용한 절연 및 온오프 스위치(270, 280) 형식 중에서 선택될 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.

다시 말하면, 본 발명의 실시예에 따른 트롤리형 궤도검측장비용 레일전류 차단장치는, 레일 직교방향으로 배치되는 횡단 프레임(120)을 구비한 트롤리형 궤도검측장비용 레일전류 차단장치로서, 상기 횡단 프레임(120) 사이에 개재되어 절연 상태로 구분하는 절연판(250); 및 양측 레일(400)에 흐르는 레일전류의 통전 또는 단전을 선택하여 상기 절연 상태로 구분된 횡단 프레임(120)을 전기적으로 연결하는 통전 스위치(260, 270, 280)를 포함하되, 상기 통전 스위치(260, 270, 280)는 상기 트롤리 궤도검측장비(100)를 통해서 양쪽 레일(400)에 전류가 통할 경우, 관제소에 선로점유신호가 들어갈지 여부를 선택하도록 통전 또는 단전을 선택할 수 있다.

이때, 상기 통전 스위치는 플러그인 스위치(260), 외부 온오프 스위치(270) 또는 내부 온오프 스위치(280) 중에서 선택될 수 있다.

또한, 상기 절연판(250)은 아크릴 절연판 또는 수지계열 절연판일 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.

한편, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비가 레일 상에 설치된 것을 예시하는 사진이고, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비가 적용되는 레일 분기기를 나타내는 도면이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비(100)는 레일(400) 상에 설치되고, 궤도 위를 인력으로 밀고 가면서, 광파기(300)로부터 트롤리형 궤도검측장비(100)의 위치를 파악하고, 상기 트롤리형 궤도검측장비(100)에 장착되어 있는 LVDT 센서(163)로부터 궤도 을 검측함으로써, 궤도를 이탈하지 않으면서도 좌우 레일의 고저틀림과 방향틀림을 측정할 수 있고, 이에 따라 궤간틀림의 측정 오차를 최소화시키고, 궤간의 변화에도 유연하게 대처할 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비는 레일 분기기에 적용될 수 있는데, 기존에는 전술한 보조 안내륜(150a, 150b, 150c)이 없어서 분기기의 레일 절선구간에서는 트롤리 궤도검측장비(100)가 이탈되고, 이에 따라 초기 설정부터 다시 수행해야 하는 단점이 있었으나, 본 발명의 실시예에서는 보조 안내륜(150a, 150b, 150c)을 주행륜(130a, 130b, 130c)에 각각 부착함으로써 분기기 주행시 발생하는 문제를 보완하였다.

도 11에 도시된 바와 같이, 레일 선형에는 한쪽 레일(400)에서 다른 쪽 레일(400)로 열차가 갈아타기 위해 분기기가 존재하고, 상기 분기기에는 결선부(레일이 일시적으로 끊기는 부분)가 존재한다. 이러한 결선부에 트롤리형 궤도검측장비의 주행륜이 빠지지 않고 주행하기 위해서 보조 안내륜(150a, 150b, 150c)이 필요하다. 즉, 종래의 기술에 따르면 분기기 구간이나 궤간이 급격히 변할 경우에 주행륜(130a, 130b, 130c)의 주행에 장애가 생길 수도 있고, 보조 안내륜(150a, 150b, 150c)이 제 역할을 못하지만, 본 발명의 실시예에 따른 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비는 측정륜(140), 좌측 주행륜(130c), 좌측 보조 안내륜(150c) 등이 한꺼번에 움직이는 구조로서, 동시에 움직임으로써 궤간 측정 및 주행에 매우 효율적이다.

한편, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비에 의해 궤간 및 경사계 각도를 측정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비(100)에서, 고저/방향/평면성 틀림은 광파기(300)로 부터 얻은 프리즘(170)의 위치를 이용하여, 프리즘(170)과 좌측 주행륜(130c) 사이의 정해져 있는 3차원 위치에 따라 각각 레일(400) 궤도 기준점의 좌표를 얻을 수 있고, 또한, 경사계(230)를 이용하여 캔트 및 종방향 구배를 측정할 수 있다. 여기서, D1, D2 및 D3은 궤도검측장비(100) 제작시 설계값으로서 상기 프리즘(170)의 위치를 결정하는데 사용된다.

상기 광파기(300)는, 전술한 도 10에 도시된 바와 같이, 이미 알고 있는 측량기준점(3차원 좌표) 상에 위치하고 있으며, 이에 따라 트롤리형 궤도검측장비(100)의 프리즘(170)의 위치를 측량하여 트롤리형 궤도검측장비(100)의 3차원 좌표를 알 수 있다. 이때, 트롤리형 궤도검측장비(100)가 주행함에 따라 상기 광파기(300)도 계속 추적하여 트롤리형 궤도검측장비(100)의 위치를 트롤리형 궤도검측장비(100)에게 예를 들면, 모뎀을 통해 전송한다.

즉, 상기 광파기(300)는 본 발명의 실시예에 따른 트롤리형 궤도검측장비(100)와는 별개의 장치이며, 트롤리형 궤도검측장비(100)의 프리즘(170) 위치를 정밀하게 측량하는 장치로서, 트롤리형 궤도검측장비(100)가 움직임에 따라 광파기(300)도 트롤리형 궤도검측장비(100)의 프리즘(170)을 향하여 움직이게 된다.

결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 트롤리 궤도검측장비가 회전경사계를 구비함으로써 한 번 안착시킨 레일 위에서 트롤리 궤도검측장비를 반복적으로 재배치하지 않으면서도 경사도를 측정하고, 이에 따라 검측 오차를 최소화시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 트롤리 궤도검측장비가 레일전류 차단장치를 구비함으로써 사용자가 레일전류를 차단하거나 통전시키는 것을 임의로 선택할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 횡단 프레임에 추가로 설치되는 레일전류 차단장치의 절연판의 두께를 조절하여 연장함으로써 광궤 및 협궤 검측이 모두 가능해진다.

한편, 전술한 레일전류 차단장치는 여러 레일표면결함 검측장비, 현방식 트롤리, 궤간센서 등 다른 유형의 트롤리형 궤도검측장비에도 적용할 수 있다는 점은 당업자에게 자명하다.

또한, 전술한 기초판, 회전판 및 경사계로 이루어지는 회전경사계가 캔트와 기울기를 측정하는 다른 유형의 트롤리형 궤도검측장비에도 적용할 수 있다는 점은 당업자에게 자명하다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 유압식 트롤리 궤도검측장비
110: 주행 프레임 120: 횡단 프레임
130a, 130b, 130c: 주행륜 140: 측정륜
150a, 150b, 150c: 보조 안내륜 160: 유압식 궤도 가이드부
161: 유압잭 162: 고정대
163: LVDT 센서 163a: LVDT 실린더
163b: LVDT 바 164: 레버 작동로드
165: 타코미터(주행 거리계) 170: 프리즘
180: 고정 레버 190: DAQ(Data Acquisition) 시스템
210: 기초판 220: 회전판
230: 경사계 240: 연결레버
250: 절연판 260: 플러그인 스위치
270: 외부 온오프 스위치 280: 내부 온오프 스위치
300: 광파기 400: 레일

Claims (19)

1. 레일 방향으로 레일(400) 상에 거치되는 주행 프레임(110);
   레일 직교 방향으로 상기 주행 프레임(110)의 중앙부에 체결되는 횡단 프레임(120);
   상기 주행 프레임(110)의 외측면에 설치되는 우측 제1 주행륜(130a)과 우측 제2 주행륜(130b) 및 상기 횡단 프레임(120)의 외측면에 설치되는 좌측 주행륜(130c)을 포함하며, 좌측 및 우측 레일(400)의 상면에 접촉하여 주행하는 주행륜;
   기초판(210), 회전판(220) 및 경사계(230)를 포함하며, 상기 횡단 프레임(120) 내에 회전 가능하도록 장착되어 양측 레일의 경사 각도를 측정하는 회전경사계; 및
   상기 주행륜(130a, 130b, 130c)에 연결되는 연결레버(240) 또는 상기 횡단 프레임(120)에 설치되는 통전 스위치(260, 270, 280)에 의해 양측 레일(400)에 흐르는 레일전류의 통전 및 단전을 선택하는 레일전류 차단장치;를 포함하는 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비.
2. 제1항에 있어서,
   상기 회전경사계는, 검측오차를 최소화시키도록 초기에 트롤리 궤도검측장비를 안착시킨 레일(400) 상에 트롤리 궤도검측장비를 재배치하지 않고 경사계(230) 위치만 180도 회전시키는 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비.
3. 제1항에 있어서, 상기 회전경사계는,
   상기 횡단 프레임(120)의 내부에 고정되는 기초판(210);
   상기 기초판(210)의 상부에 위치하면서 상기 기초판(210)의 중심부에 고정되는 중심축에 삽입되어 회전하는 회전판(220); 및
   상기 회전판(220)의 상부에 고정되고, 트롤리 궤도검측장비(100)가 놓여있는 x축 레일 방향 및 y축 레일 직교방향에 대한 경사를 계측하여 레일(400)의 캔트(Cant) 및 종구배를 계산할 수 있도록 각도를 측정하는 경사계(230);를 포함하는 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비.
4. 제3항에 있어서,
   상기 기초판(210)은 상기 경사계(230)가 회전하면서 고정될 수 있도록 중심부에 중심축이 고정될 수 있는 중심축 홀이 형성된 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비.
5. 제3항에 있어서,
   상기 기초판(210)은 상기 회전판(220)이 회전된 후에 고정시킬 수 있도록 잠금장치를 구비하는 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비.
6. 제1항에 있어서,
   상기 레일전류 차단장치는 상기 주행륜(130a, 130b, 130c)에 연결된 연결레버(240)를 포함하고, 상기 연결레버(240)가 상기 주행륜(130a, 130b, 130c)에 닿으면 통전되고, 떨어뜨리면 단전되는 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비.
7. 제1항에 있어서,
   상기 레일전류 차단장치는 상기 횡단 프레임(120)을 절연판(250)으로 구분하고, 통전 스위치를 통해 통전 또는 단전을 선택하는 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비.
8. 제7항에 있어서,
   상기 통전 스위치는 플러그인 스위치(260), 외부 온오프 스위치(270) 또는 내부 온오프 스위치(280) 중에서 선택되는 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비.
9. 제7항에 있어서,
   상기 절연판(250)은 광궤 및 협궤 검측이 가능하도록 상기 횡단 프레임(120)에 설치되는 두께를 조절하여 연장할 수 있는 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비.
10. 제7항에 있어서,
    상기 절연판(250)은 아크릴 절연판 또는 수지계열 절연판인 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비.
11. 제1항에 있어서,
    상기 우측 제1 주행륜(130a)의 내측 하면에 결합되는 우측 제1 보조 안내륜(150a), 상기 우측 제2 주행륜(130b)의 내측 하면에 결합되는 우측 제2 보조 안내륜(150b) 및 상기 좌측 주행륜(130c)의 내측 하면에 결합되는 좌측 보조 안내륜(150c)을 포함하고, 트롤리형 궤도검측장비가 궤도 이탈 없이 주행할 수 있도록 안내하는 보조 안내륜을 추가로 포함하는 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비.
12. 제1항에 있어서,
    상기 횡단 프레임(120) 내에 매립 설치되는 유압잭(161), 고정대(162) 및 LVDT 센서(163)를 포함하며, 상기 유압잭(161)에 연결된 고정대(162)를 통해 상기 좌측 주행륜(130c) 및 측정륜(140)과 연결되고, 상기 측정륜(140)이 레일(400)의 내측면에 지속적으로 밀착되도록 안내하는 유압식 궤도 가이드부(160)를 추가로 포함하는 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비.
13. 제12항에 있어서,
    상기 측정륜(140)은 궤간틀림 오차를 최소화시키도록 상기 좌측 주행륜(130c) 및 프리즘(170)의 축과 일치하도록 동축 상에 배치되는 회전경사계와 레일전류 차단장치를 구비한 트롤리형 궤도검측장비.
14. 횡단 프레임(120) 사이에 개재되어 절연 상태로 구분하는 절연판(250); 및
    양측 레일(400)에 흐르는 레일전류의 통전 또는 단전을 선택하여 상기 절연 상태로 구분된 횡단 프레임(120)을 전기적으로 연결하는 통전 스위치(260, 270, 280);를 포함하되,
    상기 통전 스위치(260, 270, 280)는 상기 트롤리 궤도검측장비(100)를 통해서 양쪽 레일(400)에 전류가 통할 경우, 관제소에 선로점유신호가 들어갈지 여부를 선택하도록 통전 또는 단전을 선택하는 트롤리형 궤도검측장비용 레일전류 차단장치.
15. 제14항에 있어서,
    상기 통전 스위치는 플러그인 스위치(260), 외부 온오프 스위치(270) 또는 내부 온오프 스위치(280) 중에서 선택되는 트롤리형 궤도검측장비용 레일전류 차단장치.
16. 제14항에 있어서,
    상기 절연판(250)은 광궤 및 협궤 검측이 가능하도록 상기 횡단 프레임(120)에 설치되는 두께를 조절하여 연장할 수 있는 것을 특징으로 하는 트롤리형 궤도틀림 검측 장비용 레일전류 차단장치.
17. 제14항에 있어서,
    상기 절연판(250)은 광궤 및 협궤 검측이 가능하도록 상기 횡단 프레임(120)에 설치되는 두께를 조절하여 연장할 수 있는 트롤리형 궤도검측장비용 레일전류 차단장치.
18. 프레임의 내부에 고정되는 기초판(210); 상기 기초판(210)의 상부에 위치하면서 상기 기초판(210)의 중심부에 고정되는 중심축에 삽입되어 회전하는 회전판(220); 및 상기 회전판(220)의 상부에 고정되고, 트롤리 궤도검측장비(100)가 놓여있는 x축 레일 방향 및 y축 레일 직교방향에 대한 경사를 계측하여 레일(400)의 캔트(Cant) 및 종구배를 계산할 수 있도록 각도를 측정하는 경사계(230)를 포함하여, 상기 프레임 내에 회전 가능하도록 장착되어 양측 레일의 경사 각도를 측정하는 트롤리형 궤도검측장비용 회전경사계.
19. 제18항에 있어서,
    상기 기초판(210)은 상기 경사계(230)가 회전하면 고정될 수 있도록 중심부에 중심축이 고정될 수 있는 중심축 홀이 형성되며,
    상기 기초판(210)은 상기 회전판(220)이 회전된 후에 고정시킬 수 있도록 잠금장치를 더 구비하는 트롤리형 궤도검측장비용 회전경사계.
    

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