KR20180013310A - 레일용 차량 가이드용 선로탐색장치 및 이를 이용한 선로탐색방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레일센서와 장애물센서에 의해 레일유실과 장애물유무를 판단하고, 이를 후행 레일용 차량에 송신하여 레일용 차량이 안전하게 선로를 이동할 수 있도록 하는 선로탐색장치 및 이를 이용한 선로탐색방법에 관한 것으로, 전방의 장애물을 탐지하는 장애물센서를 구비하고, 제 2 무선통신부를 탑재한 본체와 본체의 양측부와 연결되고, 레일에 접하는 롤러를 구비하여 선로를 따라 본체를 이동시키는 구동부와 구동부의 전방에 설치되어 레일을 탐지하는 레일센서를 포함하고, 후행하는 레일용 차량에 장애물의 유무와 레일의 유실여부를 무선통신하는 것을 특징으로 하는 선로탐색장치 및 이를 이용한 선로탐색방법을 제공한다.

Description

레일용 차량 가이드용 선로탐색장치 및 이를 이용한 선로탐색방법{SEARCHING RAILROAD APPARATUS FOR RAIL VEHICLE GUIDE AND SEARCHING RAILROAD METHOD USING THEREOF}

본 발명은 레일용 차량 가이드용 선로탐색장치 및 이를 이용한 선로탐색방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레일센서와 장애물센서에 의해 레일유실과 장애물유무를 판단하고, 이를 후행 레일용 차량에 송신하여 레일용 차량이 안전하게 선로를 이동할 수 있도록 하는 선로탐색장치 및 이를 이용한 선로탐색방법에 관한 것이다.

선로는 레일이 형성되어 있는 길로서 보통 레일과 맞물려 굴러가는 롤러를 가진 이동수단이 운행하는 길이다.

평상시에는 문제가 없으나 사고가 발생하면, 레일이 끊기거나 선로 중간에 장애물이 놓이게 되는 경우가 있다.

철도용 응급차량과 같은 복구, 구호 이동수단은 대형차량인 경우가 많고, 레일 위에서는 차량의 정지거리가 길어지기 때문에 레일의 유실이나 장애물 유무를 운전자의 육안으로 확인하고, 대처하는 것이 어려운 경우가 많다.

또, 지하나 터널 내부에 선로가 형성되어 있는 경우나 화재에 의해 농연이 발생한 경우 등에는 운전자의 육안으로 레일의 유실이나 장애물 유무를 확인하는 것이 불가능한 경우가 많다.

따라서 운전자가 정지거리가 확보되지 않은 상태에서 위험을 인식하는 경우가 많아 치명적인 사고로 이어질 수 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 응급차량 등에 선행하여 선로탐색장치를 선로에 투입하여 탐색시킬 필요가 있다.

종래부터 특정 장소를 탐색하거나 특정 목적물을 가이드하기 위한 여러 종류의 가이드유닛이 개발되어 왔다.

예를 들어, 특허문헌 1은 시각장애인을 위한 보행 안내 장치에 관한 것으로, 초음파 센서가 부착된 안경과 카트로부터 획득한 사용자의 시선 방향과 보행 방향 및 좌우 방향의 장애물에 대한 거리 및 방향의 종합적인 정보를 이어폰을 통한 신호음 또는 소형 모터를 통한 진동으로 전달하여 보행을 안내하는 장치이다.

그러나 종래 기술에 따른 탐색장치는 선로를 따라 이동하는데 적합한 구성을 가지지 못하거나 선로의 유실과 장애물의 유무를 탐색하는데 적합한 구조를 가지지 못하거나 선행 탐색장치와 후행 레일용 차량과의 거리를 식별하고, 제어할 수 있는 시스템을 갖추지 못하여 선로에서 레일용 차량을 가이드하기 위한 용도로 쓰이기 어려운 문제점이 있었다.

특허문헌 1 : 한국등록특허 제10-0563193호 (2006.03.22. 공고)

본 발명은 종래기술의 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 선로의 레일을따라 이동하는데 적합하고, 장애물과 선로의 유실을 감지할 수 있으며, 후행 이동수단과 통신하여 후행 이동수단이 안전한 정지거리를 확보하게 하고, 휴대할 수 있는 간단한 구성을 가진 후행 이동수단 가이드용 선로탐색장치 및 이를 이용한 선로탐색방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 제 1 무선통신부를 탑재한 레일용 차량을 가이드하기 위한 선로탐색장치는 전방의 장애물을 탐지하는 장애물센서를 구비하고, 제 2 무선통신부를 탑재한 본체와 본체의 양측부와 연결되고, 레일에 접하는 롤러를 구비하여 선로를 따라 상기 본체를 이동시키는 구동부와 구동부의 전방에 설치되어 레일을 탐지하는 레일센서를 포함하고, 후행하는 레일용 차량에 장애물의 유무와 레일의 유실여부를 무선통신하는 것을 특징으로 한다.

또, 단부에는 장애물센서가 설치되어 있어 이를 지지하는 상측로드와 상측 단부가 상측로드의 하측 단부와 힌지결합하고, 하측 단부가 본체와 힌지결합하는 하측로드를 포함하고, 하측로드의 일측에는 상측로드를 수용할 수 있는 상측로드수용홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 접이식관측탑을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 구동부와 본체는 슬라이딩부에 의해 연결되어 있고, 구동부에는 슬라이딩부를 수용할 수 있는 슬라이딩부수용홀이 형성되어 있어, 평상시에는 슬라이딩부가 슬라이딩부수용홀에 수용되고, 사용시에는 슬라이딩부가 상기 본체로부터 돌출되는 거리를 조절하여 선로의 폭에 맞추어 구동부를 안착시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.

또, 롤러에 인접하여 선로탐색장치의 속도를 측정하는 속도센서가 설치되어 있어 후행하는 레일용 차량에 선로탐색장치의 속도를 무선통신하는 것을 특징으로 한다.

또, 구동부는 롤러에 회전동력을 제공하는 동력부를 포함하고, 후행하는 레일용 차량이 동력부를 제어하는 무선통신을 하는 것을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 선로탐색장치를 이용한 선로탐색방법은 선로탐색장치의 장애물센서와 레일센서가 장애물의 유무와 레일의 유실을 탐지하는 제 1 단계와 선로탐색장치가 후행하는 레일용 차량에 장애물의 유무와 레일의 유실여부를 무선통신하는 제 2 단계와 장애물의 존재 및/또는 레일의 유실이 감지된 경우 후행하는 레일용 차량이 정지하고, 장애물의 존재 및/또는 레일의 유실이 감지되지 않는 경우 제 1 단계로 피드백하는 제 3 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 선로탐색장치의 속도센서가 선로탐색장치의 속도를 측정하는 제 1 단계와 선로탐색장치가 후행하는 레일용 차량과 선로탐색장치의 속도를 무선통신하는 제 2 단계와 레일용 차량의 제어부에서 선로탐색장치의 평균속도와 레일용 차량의 평균속도와 선로탐색장치의 이동시간과 레일용 차량의 이동시간으로부터 레일용 차량과 선로탐색장치의 이격거리를 산출하는 제 3 단계와 이격거리가 정지거리 이상이고 안정신호거리 이하이면 상술한 선로탐색방법을 수행하고, 이격거리가 정지거리 미만이면 레일용 차량의 속도를 줄이며 제 1 단계로 피드백되고, 이격거리가 안정신호거리를 초과하면 레일용 차량의 속도를 늘리며 제 1 단계로 피드백되는 제 4 단계를 포함하고, 상기 이격거리는 다음의 수학식에 따라 도출되는 것을 특징으로 한다.

이격거리 = {(선로탐색장치 평균속도)×(선로탐색장치 이동시간)} - {(레일용 차량 평균속도)×(레일용 차량 이동시간)}

또, 선로탐색장치의 속도센서가 선로탐색장치의 속도를 측정하는 제 1 단계와 선로탐색장치가 후행하는 레일용 차량과 선로탐색장치의 속도를 무선통신하는 제 2 단계와 레일용 차량의 제어부에서 선로탐색장치의 평균속도와 레일용 차량의 평균속도와 선로탐색장치의 이동시간과 레일용 차량의 이동시간으로부터 레일용 차량과 선로탐색장치의 이격거리를 산출하는 제 3 단계와 이격거리가 정지거리 이상이고 안정신호거리 이하이면 상술한 선로탐색방법을 수행하고, 이격거리가 정지거리 미만이면 레일용 차량에서 선로탐색장치의 동력부를 제어하는 무선통신을 하여 선로탐색장치의 속도를 늘리며 제 1 단계로 피드백되고, 이격거리가 안정신호거리를 초과하면 레일용 차량에서 선로탐색장치의 동력부를 제어하는 무선통신을 하여 선로탐색장치의 제 1 단계로 피드백되는 제 4 단계를 포함하고, 이격거리는 다음의 수학식에 따라 도출되는 것을 특징으로 한다.

이격거리 = {(선로탐색장치 평균속도)×(선로탐색장치 이동시간)} - {(레일용 차량 평균속도)×(레일용 차량 이동시간)}

본 발명에 따르면, 선로의 폭에 따라 롤러의 폭을 조절할 수 있어 레일용 이동수단으로 적합하다.

또, 장애물센서와 레일센서를 사용하여 장애물과 레일의 유실을 정확하게 감지할 수 있고, 후행 레일용 차량과 무선통신하여 장애물과 레일의 유실을 즉시 알릴 수 있다.

또, 속도센서를 이용하여 후행 레일용 차량과의 이격거리를 알리고, 피드백하여 후행 레일용 차량이 안전한 정지거리와 안정적인 무선통신거리를 확보할 수 있게 한다.

또, 슬라이딩부와 접이식관측탑이 본체 내부로 수용되는 컨팩트한 구조를 가지므로 휴대할 수 있는 레일용 차량 가이드용 탐색장치 및 이를 이용한 탐색방법을 제공한다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 탐색장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 탐색장치의 휴대모드 상태를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 탐색방법을 수행하는 구성부분을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 탐색방법의 제 1 실시형태를 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 탐색방법의 제 2 실시형태를 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 탐색방법의 제 3 실시형태를 나타낸 순서도이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 탐색장치(100)를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 탐색장치(100)의 휴대모드를 나타낸 사시도이다. 도 3은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 탐색방법을 수행하는 구성부분을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 탐색장치(100)는 본체(110)와 슬라이딩부(140)와 접이식관측탑(121)과 장애물센서(120)와 구동부(130)와 레일센서(136)와 속도센서(138)를 포함할 수 있다.

탐색장치(100)는 후행하는 레일용 차량(200)보다 선행하여 선로의 레일(101)을 따라 이동하며, 탐색한 데이터나 탐색장치(100)의 속도를 레일용 차량(200)에 전달할 수 있다. 또, 레일용 차량(200)으로부터 신호를 전달받아 속도를 조절할 수 있다.

본체(110)는 외장재로 후방에는 후술하는 후행하는 레일용 차량(200)과 무선통신을 하기 위한 탐색장치 무선통신부(117)가 형성되어 있고, 중앙에는 후술하는 접이식관측탑(121)을 수용하기 위한 접이식관측탑수용홀(111)이 형성되어 있고, 양 측 하부에는 후술하는 슬라이딩부(140)를 수용하기 위한 슬라이딩부수용홀(113)이 형성되어 있고, 상부에는 슬라이딩부(140)를 고정하기 위한 고정부(115)가 형성되어 있다.

탐색장치무선통신부(117)는 후행 이동수단(200)과 무선통신하는 부분이다. 실시형태에서는 전파를 이용한 RF통신을 사용하였지만, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않고, 초음파, 적외선, 가시광선 등 모든 종류의 와이어리스 통신이 사용될 수 있다.

탐색장치무선통신부(117)에는 제어부(S2), 송신부(S3), 수신부(S4)를 포함하며 장애물센서(120), 레일센서(136), 속도센서(138)로부터 전달받은 신호를 변환, 분석 등을 하여 후행하는 레일용 차량 무선통신부(S11)로 송신할 수 있다.

또, 레일용 차량 무선통신(S11)부가 보낸 동력부의 제어신호를 수신하고, 이를 변환하고, 동력부(150)에 제어신호를 송신하여 동력부(150)를 제어할 수 있다.

즉, 탐색장치(100)는 후행 레일용 차량(200)과 무선통신하여 데이터를 주고, 받는다.

접이식관측탑수용홀(111)은 본체의 중간부분에 형성되어 있는 홀로 접이식관측탑(121)의 하측로드(125)에 대응되게 형성되어 있고, 접이식관측탑(121)의 하측로드(125)와 힌지결합(127)되어 있다.

따라서 도 2에서 나타내는 바와 같이 탐색장치(100)의 휴대모드시 접이식관측탑(121)의 하측로드(125)가 회동하여 접이식관측탑수용홀(111)에 수용되기 때문에 휴대하기 간편한 구조를 가질 수 있다.

슬라이딩부수용홀(113)은 본체의 양측 하부에 각각 2개씩 수평방향으로 형성되어 있는 총 4개의 홀이다. 우측에 위치한 슬라이딩부수용홀은 본체의 전방과 후방에 형성되어 있고, 좌측에 위치한 슬라이딩부수용홀은 본체의 중앙측에 형성되어 있다.

슬라이딩부(140)는 본체의 양측면에 각각 2개씩 수평방향으로 연장형성되어 있고, 구동부(130)와 연결되어 있는 4개의 원통관으로 슬라이딩부수용홀(113)과 슬라이딩결합한다.

따라서 레일(101)의 이격거리(선로의 폭)에 맞추어 슬라이딩부(140)가 돌출되는 거리를 조절하면, 구동부(130)를 바르게 레일(101)에 안착시킬 수 있다. 또, 도 2에서 나타내는 바와 같이 탐색장치(100)의 휴대모드시 슬라이딩부(140)가 본체(110) 쪽으로 슬라이딩하여 슬라이딩부수용홀(113)에 수용되기 때문에 휴대하기 간편한 구조를 가질 수 있다.

고정부(115)는 본체의 양 측면에 연장형성된 좌측 날개와 우측 날개에 형성되어 있는 2개의 홀과 각각의 홀 내부에 수용되는 핀으로 구성되어 있다.

좌측 날개의 홀은 좌측에 위치한 2개의 슬라이딩부 중 후방의 슬라이딩부와 대응되는 지점에 형성되어 있고, 우측 날개의 홀은 우측에 위치한 2개의 슬라이딩부 중 후방의 슬라이딩부와 대응되는 지점에 형성되어 있다.

핀을 상측으로 빼면 슬라이딩부(140)가 자유롭게 이동할 수 있고, 핀을 하측으로 누르면 핀의 하부가 좌, 우측 후방 슬라이딩부(140)와 끼임결합하기 때문에 좌, 우측 후방 슬라이딩부(140)를 고정시킨다.

좌측과 우측의 각각 2개의 슬라이딩부(140)는 후술하는 연결로드(134)에 의해 서로 연결되어 있으므로 후방의 2개의 슬라이딩부만을 고정하여도 전체 슬라이딩부(140)가 고정될 수 있다.

접이식관측탑(121)은 본체에 솟아 있는 탑이다. 장애물센서(120)의 탐지범위를 넓히기 위한 구조이다.

하측로드(125)와 상측로드(123)가 결합된 형태이고, 상측로드(123)는 상단부에 장애물센서(120)가 설치되어 있다.

하측로드(125)의 하단부는 본체의 접이식관측탑수용홀(111)과 힌지결합(129)되어 있고, 상단부는 상측로드(123)의 하단부와 힌지결합(127)되어 있다.

또, 하측로드(125)의 후방에는 상측로드수용홀이 형성되어 있고, 전방에는 상측로드의 전방회동을 제한하는 상부턱(128)이 형성되어 있다.

따라서 탐색장치(100)의 휴대시 도 2에서 나타내는 바와 같이, 하측로드(125)가 전방으로 회동하여 접이식관측탑수용홀(111)에 수용되고, 상측로드(123)가 후방으로 회동하여 상측로드수용홀에 수용되어 휴대하기 편리한 구성을 가질 수 있다.

또, 탐색장치의 사용시 상부턱(128)에 의해 상측로드가 전방으로 기울어지는 것이 방지되므로 장애물센서(120)는 넓은 탐지범위를 유지하며 작업을 수행할 수 있다.

장애물센서(120)는 선로상의 장애물의 유무를 탐지하기 위한 것으로, 여기서 장애물은 물체, 사람 등 레일용 차량의 이동을 방해할 수 있는 유형화된 방해요소를 모두 포함한다.

장애물센서(120)는 공지의 물체감지센서로서 모두 종류의 공지의 센서가 사용될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시형태에서는 초음파센서를 사용하였다.

초음파센서는 사람의 귀에 들리지 않을 정도의 높은 주파수(약 20KHz 이상)의 소리인 초음파를 사용하는 센서로 주파수가 높고 파장이 짧기 때문에 높은 분해력을 계측할 수 있다.

초음파펄스를 발사 후 물체에 반사되어 돌아오는 반사파를 초음파센서가 받아들이고, 압전변환기를 통하여 이를 전자신호로 전환하고, 이 신호를 분석하여 사람 또는 물체의 유무 및 이격거리를 감지할 수 있다.

본 발명의 실시형태에 따른 장애물센서(120)는 접이식관측탑(121) 상부에 설치되기 때문에 넓은 범위로 초음파펄스를 발사할 수 있다.

장애물센서(120)는 장애물의 유무를 탐지하여 선로탐색장치의 무선통신부(117)로 보낸다.

상부에 장애물센서(120)를 설치하는 경우, 넓은 범위를 탐색하여 장애물을 빠르게 발견할 수 있는 장점이 있으나 접지된 레일(101)의 유실여부를 탐지하기 어려운 단점이 존재한다.

따라서 본 발명의 실시형태에서는 장애물센서(120)와 레일(101)의 유실여부를 판단할 수 있는 레일센서(136)를 동시에 탑재한 듀얼센서시스템을 사용하여 장애물은 장애물센서(120)로 탐색하고, 레일의 유실여부는 레일센서(136)로 탐색함으로써 이러한 단점을 해결하였다.

구동부(130)는 롤러(132)와 연결로드(134)와 동력부(150)를 포함한다.

좌측의 2개의 슬라이딩부와 우측의 2개의 슬라이딩부의 좌측과 우측 끝단에는 1개의 연결로드가 결합된다. 따라서 좌우측을 합쳐 총 2개의 연결로드(134)가 존재한다.

연결로드(134)는 레일방향으로 형성된 막대형태로, 외측면의 전방과 후방 끝단부에는 롤러(132)가 회전가능하게 결합되어 있다. 따라서 총 4개의 롤러가 존재한다.

롤러(134)는 레일(101)의 홈에 안착되고, 롤러(134)의 회동시 레일(101)과의 마찰력이 발생한다. 이러한 마찰력에 의해 본체(110)가 레일(101)을 따라 이동할 수 있다.

상술한 바와 같이 슬라이딩부(140)는 본체의 슬라이딩부수용홀(113)에 수용되는 슬라이딩결합을 하기 때문에 슬라이딩부(140)와 결합된 구동부(130)는 선로의 폭방향으로 슬라이딩할 수 있다. 따라서 레일(101)의 간격(선로의 폭)에 맞추어 구동부(130)를 조절할 수 있다.

동력부(150)는 공지의 전동모터로 각각의 연결로드(134)의 내측면의 전방 끝단부에 1개씩 총 2개가 설치되어 있다.

샤프트는 전방 롤러와 연결되어 전동모터가 작동하면, 이와 연결된 전방 롤러가 회전하게 된다.

동력부(150)는 레일용 차량의 무선통신부(S11)에서 송신된 제어신호에 의해 제어된다. 따라서 제어신호를 송신하여 동력부를 온/오프시키거나 롤러(132)의 회전속도를 조절하여 선로탐색장치(100)의 이동속도를 제어할 수 있다.

레일센서(136)는 레일(101)의 유실여부를 감지하는 센서로 연결로드(134)의 전방 끝단부 하면에 설치되어 있다. 장애물센서(120)와 마찬가지로 초음파센서를 사용하였으며, 하측으로 초음파 펄스를 발사하기 때문에 집중적으로 레일(101)의 유실여부를 탐지할 수 있다.

레일센서(136)는 레일의 유실여부에 대한 신호를 선로탐색장치의 무선통신부(117)로 보낸다.

속도센서(138)는 롤러(136)의 rpm을 측정하여 이를 속도값으로 환산하는 센서로 좌우측 연결로드(134)의 상면, 전방 롤러의 후방에, 전방 롤러와 인접하여 설치되어 있다.

속도센서(138)는 선로탐색장치(100)의 속도값데이터 신호를 선로탐색장치의 무선통신부(117)로 보낸다.

이하, 상술한 선로탐색장치(100)를 사용하여 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 선로탐색방법을 설명한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 탐색방법을 수행하는 구성부분을 개략적으로 나타낸 블럭도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 탐색방법의 제 1 실시형태를 나타낸 순서도이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 탐색방법의 제 2 실시형태를 나타낸 순서도이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 탐색방법의 제 3 실시형태를 나타낸 순서도이다.

도 3을 참조하여 본 발명의 선로탐색방법을 수행하는 구성부분을 설명한다. 선로탐색장치(100)가 선행하여 레일을 따라 출발하면, 뒤를 이어 레일용 차량(200)이 레일을 따라 출발하게 된다.

상술한 바와 같이 선로탐색장치(100)는 레일용 차량 무선통신부(S11)에서 발생되는 제어신호에 의해 동력부(S8)의 전원이 온/오프되고, 이동속도가 제어되는 무인장치이다.

레일용 차량(200)에는 운전자가 탑승할 수 있으며, 레일을 따라 이동하는 모든 종류의 차량이 사용될 수 있다. 본 발명의 실시형태에서는 지하철도 화재진압용 소방차량을 상정하였다.

개략적인 탐색방법을 설명하면, 선로탐색장치(100)와 후행하는 레일용 차량(200)이 서로 무선통신하여 선로탐색장치(100)에서 탐색한 정보를 레일용 차량(200)의 운전자가 인식하고, 장애물 및 레일의 유실이 탐지된 경우, 레일용 차량을 정지한다.

또, 레일용 차량(200)에서 선로탐색장치(100)의 동력부(S8)에 제어신호를 보내 속도를 조절함으로써 레일용 차량(200)과 선로탐색장치(100)의 이격거리가 항상 정지거리 이상 안정신호거리 이하로 유지된 상태에서 탐색을 수행한다.

정지거리는 레일용 차량(200)의 운전자가 장애물의 존재 및 레일의 유실을 인식하고, 브레이크를 밟아 레일용 차량(200)이 정지되는 일련의 과정에서 레일용 차량(200)이 이동한 총 거리이다.

이격거리가 정지거리 미만인 경우에는, 레일용 차량(200)의 정지지점이 장애물이나 레일의 유실 지점을 지나 형성되기 때문에 레일용 차량(200)이 장애물에 부딪히거나 레일을 이탈해 치명적인 사고가 발생할 수 있다.

안정신호거리는 선로탐색장치(100)와 레일용 차량(200)이 안정적으로 무선통신할 수 있는 거리이고, 정지거리보다 길다.

이격거리가 안정신호거리를 초과한 경우에는, 선로탐색장치(100)가 장애물 및 철로의 유실을 감지하여도 레일용 차량(200)의 운전자가 이러한 데이터를 전송받아 인식하지 못하므로 치명적인 사고가 발생할 수 있다.

선로탐색장치(100)는 선로탐색장치 무선통신부(S1)를 통하여 후행하는 레일용 차량(200)과 무선통신한다.

선로탐색장치 무선통신부(S1)는 제어부(S2), 송신부(S3), 수신부(S4)를 포함하여 구비되고, 제어부(S2)는 송신부(S3), 수신부(S4), 장애물센서(S5), 레일센서(S6), 속도센서(S7), 동력부(S8)와 연결되어 있다.

선로탐색장치 제어부(S2)는 다른 구성으로부터 신호를 받아 이를 분석, 변환하여 다른 구성에 보내는 역할을 한다.

좀 더 상세하게 설명하면, 선로탐색장치 제어부(S2)는 장애물센서(S5), 레일센서(S6), 속도센서(S7)로부터 장애물의 유무와 레일유실의 여부와 선로탐색장치의 속도에 대한 데이터신호를 전달받아 이를 분석, 변환하여 선로탐색장치의 송신부(S3)로 보낸다. 그 후, 선로탐색장치의 송신부(S3)에서 레일용 차량의 수신부(S14)로 장애물의 유무와 레일유실의 여부와 선로탐색장치의 속도에 대한 신호를 보낸다.

또, 레일용 차량의 송신부(S13)로부터 선로탐색장치의 수신부(S4)가 선로탐색장치 동력부(S8)의 제어신호를 전달받으면, 선로탐색장치의 수신부(S4)는 선로탐색장치의 제어부(S2)로 제어신호를 전달한다. 그 후, 선로탐색장치 제어부(S2)는 이를 분석, 변환하여 선로탐색장치 동력부(S8)에 제어신호를 보내어 제어한다.

레일용 차량 무선통신부(S11)는 제어부(S12), 송신부(S13), 수신부(S14)를 포함하여 구비되고, 제어부(S12)는 송신부(S13), 수신부(S14), 디스플레이부(S15), 속도센서(S16), 동력부(S17)와 연결되어 있다.

레일용 차량 제어부(S12)는 다른 구성으로부터 신호를 받아 이를 분석, 판단, 변환하여 다른 구성에 보내거나 직접 다른 구성에 명령을 내리는 역할을 한다.

좀 더 상세하게 설명하면, 선로탐색장치의 무선통신부(S1)에서 장애물의 유무, 레일의 유실여부, 선로탐색장치의 속도에 대한 데이터신호를 레일용 차량의 수신부(S14)에 보내면, 레일용 차량의 수신부(S14)는 이러한 신호를 레일용 차량 제어부(S12)에 전달한다. 그 후, 레일용 차량 제어부(S12)는 장애물의 유무, 레일의 유실여부에 대한 신호를 분석하고, 변환하여 디스플레이부(S15)에 보낸다.

디스플레이부(S15)는 이러한 신호를 레일용 차량의 운전자가 인식할 수 있는 시각적 형태로 변환하여 나타낸다.

또, 레일용 차량 제어부(S12)는 자체적으로 장애물의 유무와 레일의 유실여부에 대한 신호를 분석하고, 장애물의 존재 및/또는 레일의 유실여부를 판단하여, 레일용 차량의 동력부(S17)에 제어신호를 보내 레일용 차량(200)을 정지시킬 수 있다.

또, 레일용 차량 제어부(S12)는 선로탐색장치(100)의 속도에 대한 신호를 분석하여 아래 식을 통하여 선로탐색장치(100)와 레일용 차량(200)의 이격거리를 산출할 수 있다.

이격거리 = {(선로탐색장치 평균속도)×(선로탐색장치 이동시간)} - {(레일용 차량 평균속도)×(레일용 차량 이동시간)}

선로탐색장치의 평균속도는 선로탐색장치의 속도에 대한 신호를 분석하여 도출할 수 있고, 레일용 차량 평균속도는 레일용 차량 자체 내에 속도센서(S16)에서 도출할 수 있다.

선로탐색장치의 이동시간과 레일용 차량의 이동시간은 레일용 차량의 제어부(S12)에서 선로탐색장치의 동력부(S8)와 레일용 차량의 동력부(S17)로부터 동력부(S8, 17)가 최초작동된 데이터신호를 각각 전송받고 이로부터 최초 작동 시각을 분석하여 현재시각과의 차이를 통해서 도출할 수 있다.

또, 레일용 차량 제어부(S12)는 산출된 이격거리를 바탕으로 이 거리가 정지거리 이상이고, 안정신호거리 이하인지 판단하여, 정지거리 미만이거나 안정신호거리를 초과하는 경우에는 레일용 차량의 동력부(S17)를 제어하여 레일용 차량의 속도를 조절하거나 선로탐색장치(100)와 무선통신하여 선로탐색장치의 동력부(S8)를 제어하여 선로탐색장치의 속도를 조절하여 정지거리와 안정신호거리를 확보할 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 제 1, 2, 3 실시형태의 선로탐색방법을 설명한다.

<제 1 실시형태>

제 1 단계는 선로탐색장치의 장애물센서(S5)와 레일센서(S6)가 장애물의 유무와 레일(101)의 유실을 탐지하는 단계이다.

제 2 단계는 선로탐색장치의 제어부(S2)가 장애물센서(S5)와 레일센서(S6)로부터 장애물의 유무와 레일(101)의 유실에 대한 데이터신호를 전달받아 이를 분석, 변환하여 선로탐색장치의 송신부(S3)로 보낸다.

그 후, 선로탐색장치의 송신부(S3)는 레일용 차량(200)과 무선통신하여 레일용 차량의 수신부(S14)로 이러한 데이터신호를 보낸다.

그 후, 레일용 차량의 수신부(S14)는 이러한 데이터신호를 레일용 차량의 제어부(S12)로 보내어 선로탐색장치(100)와 레일용 차량(200)이 무선통신하는 단계이다.

제 3 단계는 레일용 차량의 제어부(S12)가 장애물의 유무와 레일(101)의 유실에 대한 데이터신호를 분석하여 장애물 및/또는 레일(101)의 유실을 감지한다.

장애물 및/또는 레일(101)의 유실이 감지된 경우 레일용 차량 제어부(S12)는 레일용 차량의 동력부(S17)에 정지신호를 보내 레일용 차량(200)을 중지시킨다.

장애물 및/또는 레일(101)의 유실이 감지되지 않은 경우, 다시 제 1 단계로 피드백되어 계속적으로 장애물 유무 및 레일(101)의 유실여부를 감지한다.

<제 2 실시형태>

제 1 단계는 선로탐색장치 속도센서(S7)에서 롤러의 RPM 수를 측정하여 이로부터 선로탐색장치의 속도를 도출하는 단계이다.

제 2 단계는 선로탐색징차 속도센서(S7)가 도출된 속도값데이터신호를 선로탐색장치의 제어부(S2)로 보내고, 선로탐색장치의 제어부(S2)는 이러한 신호를 분석, 변환하여 선로탐색장치의 송신부(S3)로 보낸다.

그 후, 선로탐색장치의 송신부(S3)는 이러한 신호를 레일용 차량의 수신부(S14)로 전송한다.

그 후, 레일용 차량의 수신부(S14)는 이러한 신호를 레일용 차량의 제어부(S12)로 보내어 선로탐색장치와 레일용 차량이 무선통신하는 단계이다.

제 3 단계는 레일용 차량의 제어부(S12)에서 전송받은 선로탐색장치의 속도값을 분석하고, 레일용 차량의 속도센서(S16)로부터 레일용 차량의 속도값을 전송받아 레일용 차량의 속도값을 분석하여 선로탐색장치의 평균속도와 레일용 차량의 평균속도를 도출한다.

또, 레일용 차량의 제어부(S12)는 선로 탐색장치의 동력부(S8)가 최초 작동한 데이터와 레일용 차량의 동력부(S17)가 최초 작동한 데이터를 선로 탐색장치의 속도센서(S7)와 레일용 차량의 속도센서(S16)로부터 각각 전송받아 이로부터 선로탐색장치와 레일용 차량의 최초 작동 시각을 분석하고, 최초 작동시각과 현재시각과의 차를 구하여 선로 탐색장치의 이동시간과 레일용 차량의 이동시간을 도출한다.

이렇게 도출된 값을 바탕으로 아래의 수식에 따라 선로탐색장치와 레일용 차량의 이격거리를 도출하는 단계이다.

이격거리 = {(선로탐색장치 평균속도)×(선로탐색장치 이동시간)} - {(레일용 차량 평균속도)×(레일용 차량 이동시간)}

제 4 단계는 레일용 차량의 제어부(S12)에서 이격거리가 정지거리 이상이고 안정신호거리 이하인지 판단하여, 이격거리가 정지거리 이상이고 안정신호거리 이하이면 안전하게 탐색을 수행할 수 있으므로 제 1 실시형태의 탐지방법을 수행하고, 이격거리가 정지거리 미만이면, 레일용 차량의 동력부(S17)에 신호를 보내 레일용 차량의 속도를 줄이면서 제 1 단계로 피드백되고, 이격거리가 안정신호거리를 초과하면 레일용 차량의 속도를 늘리면서 제 1 단계로 피드백되는 단계이다.

<제 3 실시형태>

제 3 실시형태는 제 2 실시형태와 제 4 단계만 제외하고 기술적 사상이 동일하므로 동일한 기술적 사상에 대해서는 설명을 생략한다.

제 3 실시형태의 제 4 단계에서 레일용 차량의 제어부(S12)가 이격거리가 정지거리 이상이고 안정신호거리 이하인지 판단하여, 이격거리가 정지거리 이상이고 안정신호거리 이하이면 안전하게 탐색을 수행할 수 있으므로 제 1 실시형태의 탐지방법을 수행하는 것은 제 2 실시형태의 제 4 단계와 동일하다.

그러나 이격거리가 정지거리 미만이면, 레일용 차량의 제어부(S12)에서 레일용 차량의 송신부(S13)와 선로탐색장치 수신부(S4)와 선로탐색장치 제어부(S2)를 차례로 통해서 선로탐색장치의 동력부(S8)로 선로탐색장치의 속도를 늘리는 신호를 보내어 선로탐색장치의 속도를 늘린다.

이격거리가 안정신호거리를 초과하면, 레일용 차량의 제어부(S12)에서 레일용 차량의 송신부(S13)와 선로탐색장치 수신부(S4)와 선로탐색장치 제어부(S2)를 차례롤 통해서 선로탐색장치의 동력부(S8)로 선로탐색장치의 속도를 줄이는 신호를 보내어 선로탐색장치의 속도를 줄인다.

즉, 제 2 실시형태에서는 레일용 차량의 제어부(S12)에서 레일용 차량의 속도를 제어하는 신호를 보내지만, 제 3 실시형태에서는 레일용 차량의 제어부(S12)에서 선로탐색장치의 속도를 제어하는 신호를 보내는 차이점이 있다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시형태를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 선로탐색장치 101: 레일
110: 본체
111: 접이식관측탑수용홀 113: 슬라이딩부수용홀
115: 고정부 117: 선로탐색장치 무선통신부
120, S5: 장애물센서 121: 접이식관측탑
123: 상측 로드 125: 하측 로드
128: 상부턱
127, 129: 힌지결합 130: 구동부
132: 롤러 134: 연결로드
136, S6: 레일센서 138, S7: 선로탐색장치 속도센서
140: 슬라이딩부 150, S8: 선로탐색장치 동력부
S1: 선로탐색장치 무선통신부
S2: 선로탐색장치 제어부
S3: 선로탐색장치 송신부
S4: 선로탐색장치 수신부
S11: 레일용 차량 무선통신부
S12: 레일용 차량 제어부
S13: 레일용 차량 송신부
S14: 레일용 차량 수신부
S15: 디스플레이부
S16: 레일용 차량 속도센서
S17: 레일용 차량 동력부

Claims (8)

1. 제 1 무선통신부를 탑재한 레일용 차량을 가이드하기 위한 선로탐색장치로서,
   전방의 장애물을 탐지하는 장애물센서를 구비하고, 제 2 무선통신부를 탑재한 본체;
   상기 본체의 양측부와 연결되고, 레일에 접하는 롤러를 구비하여 선로를 따라 상기 본체를 이동시키는 구동부;
   상기 구동부의 전방에 설치되어 상기 레일을 탐지하는 레일센서를 포함하고,
   후행하는 레일용 차량에 장애물의 유무와 레일의 유실여부를 무선통신하는 것을 특징으로 하는 선로탐색장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상측 단부에는 장애물센서가 설치되어 있어 이를 지지하는 상측로드;
   상측 단부가 상기 상측로드의 하측 단부와 힌지결합하고, 하측 단부가 상기 본체와 힌지결합하는 하측로드를 포함하고,
   상기 하측로드의 일측에는 상기 상측로드를 수용할 수 있는 상측로드수용홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 접이식관측탑을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선로탐색장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 구동부와 상기 본체는 슬라이딩부에 의해 연결되어 있고, 상기 구동부에는 상기 슬라이딩부를 수용할 수 있는 슬라이딩부수용홀이 형성되어 있어,
   평상시에는 상기 슬라이딩부가 상기 슬라이딩부수용홀에 수용되고, 사용시에는 상기 슬라이딩부가 상기 본체로부터 돌출되는 거리를 조절하여 상기 선로의 폭에 맞추어 상기 구동부를 안착시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 선로탐색장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 롤러에 인접하여 상기 선로탐색장치의 속도를 측정하는 속도센서가 설치되어 있어 후행하는 상기 레일용 차량에 상기 선로탐색장치의 속도를 무선통신하는 것을 특징으로 하는 선로탐색장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 구동부는 상기 롤러에 회전동력을 제공하는 동력부를 포함하고,
   후행하는 상기 레일용 차량이 상기 동력부를 제어하는 무선통신을 하는 것을 특징으로 하는 선로탐색장치.
   
6. 제 1 항 내지 제 5 항의 선로탐색장치를 이용한 선로탐색방법에 있어서,
   상기 선로탐색장치의 장애물센서와 레일센서가 장애물의 유무와 레일의 유실을 탐지하는 제 1 단계;
   상기 선로탐색장치가 후행하는 레일용 차량에 장애물의 유무와 레일의 유실여부를 무선통신하는 제 2 단계;
   장애물의 존재 및/또는 레일의 유실이 감지된 경우 후행하는 상기 레일용 차량이 정지하고, 장애물의 존재 및/또는 레일의 유실이 감지되지 않는 경우 상기 제 1 단계로 피드백하는 제 3 단계를 포함하는 선로탐색방법.
   
7. 제 4 항의 선로탐색장치를 이용한 선로탐색방법에 있어서,
   상기 선로탐색장치의 속도센서가 상기 선로탐색장치의 속도를 측정하는 제 1 단계;
   상기 선로탐색장치가 후행하는 레일용 차량과 상기 선로탐색장치의 속도를 무선통신하는 제 2 단계;
   상기 레일용 차량의 제어부에서 선로탐색장치의 평균속도와 상기 레일용 차량의 평균속도와 상기 선로탐색장치의 이동시간과 상기 레일용 차량의 이동시간으로부터 상기 레일용 차량과 상기 선로탐색장치의 이격거리를 산출하는 제 3 단계;
   상기 이격거리가 정지거리 이상이고 안정신호거리 이하이면 상기 제 6 항의 선로탐색방법을 수행하고, 상기 이격거리가 정지거리 미만이면 상기 레일용 차량의 속도를 줄이며 제 1 단계로 피드백되고, 상기 이격거리가 안정신호거리를 초과하면 상기 레일용 차량의 속도를 늘리며 제 1 단계로 피드백되는 제 4 단계를 포함하고,
   상기 이격거리는 다음의 수학식에 따라 도출되는 것을 특징으로 하는 선로탐색방법;
   이격거리 = {(선로탐색장치 평균속도)×(선로탐색장치 이동시간)} - {(레일용 차량 평균속도)×(레일용 차량 이동시간)}
   
8. 제 5 항의 선로탐색장치를 이용한 선로탐색방법에 있어서,
   상기 선로탐색장치의 속도센서가 상기 선로탐색장치의 속도를 측정하는 제 1 단계;
   상기 선로탐색장치가 후행하는 레일용 차량과 상기 선로탐색장치의 속도를 무선통신하는 제 2 단계;
   상기 레일용 차량의 제어부에서 선로탐색장치의 평균속도와 상기 레일용 차량의 평균속도와 상기 선로탐색장치의 이동시간과 상기 레일용 차량의 이동시간으로부터 상기 레일용 차량과 상기 선로탐색장치의 이격거리를 산출하는 제 3 단계;
   상기 이격거리가 정지거리 이상이고 안정신호거리 이하이면 상기 제 6 항의 선로탐색방법을 수행하고, 상기 이격거리가 정지거리 미만이면 상기 레일용 차량에서 상기 선로탐색장치의 동력부를 제어하는 무선통신을 하여 상기 선로탐색장치의 속도를 늘리며 제 1 단계로 피드백되고, 상기 이격거리가 안정신호거리를 초과하면 상기 레일용 차량에서 상기 선로탐색장치의 동력부를 제어하는 무선통신을 하여 상기 선로탐색장치의 제 1 단계로 피드백되는 제 4 단계를 포함하고,
   상기 이격거리는 다음의 수학식에 따라 도출되는 것을 특징으로 하는 선로탐색방법;
   이격거리 = {(선로탐색장치 평균속도)×(선로탐색장치 이동시간)} - {(레일용 차량 평균속도)×(레일용 차량 이동시간)}

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