KR20180123770A - 열차 진동 측정 앱을 탑재한 스마트폰 - Google Patents

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Abstract

열차 진동 측정 앱을 탑재한 스마트폰이 개시된다. GPS 신호를 수신하여 위치를 계산하고, GPS 신호가 수신되지 않을 때 속도를 계산하여 위치를 계산하는 GPS부(110); X-Y-Z축 가속도 값을 측정하여 3축에 대해 각각의 진동을 감지하는 가속도 센서(120); 및 가속도 센서(120)의 센서 값을 읽어 메모리에 저장하고, 메모리에 저장된 센서 값으로 FFT 연산하여 저주파수 대역의 주파수를 분석하고, 진동의 에너지가 일정 값을 초과하면 이상으로 판단하여 GPS부(110)의 위치와 전후, 좌우 또는 상하 진동으로 구분 기록하고, 시간, 위치, FFT 분석값 및 X-Y-Z 진동 유형을 서버(140)로 전송하는 제어부(130)를 포함한다. 따라서 스마트폰에 내장된 가속도 센서(120)를 이용하여 열차 진동을 측정하고, 센서 값을 분석하여 선로 이상 유무를 판단함으로써 선로 유지 보수를 실시할 수 있고, 선로 이상이 있는 위치를 기록해서 선로 유지 보수를 실시할 위치를 알 수 있는 장점이 있다.

Description

열차 진동 측정 앱을 탑재한 스마트폰{SMARTPHONE WITH TRAIN VIBRATION MEASUREMENT APP}
본 발명은 열차 진동 측정 앱을 탑재한 스마트폰에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 애플리케이션을 실행하는 스마트폰에서 앱으로 열차 진동을 측정하는 열차 진동 측정 앱을 탑재한 스마트폰에 관한 것이다.
여객 운송을 위하여 사용되는 열차의 안전 및 고객의 편안한 이동을 보장하기 위해 열차와 선로의 상태를 정기적으로 점검하고 있으나, 현재 차량 및 선로의 점검은 차량은 기지에서 부품의 상태를 점검하고, 선로의 경우에는 기관차에 승무하여 작업자의 감각에 의한 진동 감지와 궤도검측차와 진동가속도계를 활용한 주기적인 검측을 하고 있으나, 수시로 발생하는 이상유무 판단에 어려움이 있다.
또한, 차량에는 정지 및 저속 운행 중에 발생하는 차량의 진동은 측정이 가능하나 고속으로 주행하면서 발생하는 진동은 차량, 선로 중 어느 쪽이 문제인지 파악에 어려움이 있다.
선로에는 주기적으로 검측하는 궤도검측자와 진동가속도계는 정확한 측정이 가능하나 잦은 측정은 선로 유지 보수 작업 시간이 단축되는 문제가 발생하고, 작업자가 기관차에 승무하여 감각에 의한 진동 감지는 작업자 판단이 상이하여 정확한 측정에 어려움이 있다.
특허등록번호 제1381226호, 전동열차의 진동측정 시스템 특허등록번호 제1495841호, 전동 열차의 진동 측정 장치
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 열차 진동을 원할하게 측정하고, 측정된 진동에 기반하여 선로 유지 보수를 결정하는 열차 진동 측정 앱을 탑재한 스마트폰을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, GPS 신호를 수신하여 위치를 계산하고, GPS 신호가 수신되지 않을 때 속도를 계산하여 위치를 계산하는 GPS부(110); X-Y-Z축 가속도 값을 측정하여 3축에 대해 각각의 진동을 감지하는 가속도 센서(120); 및 가속도 센서(120)의 센서 값을 읽어 메모리에 저장하고, 메모리에 저장된 센서 값으로 FFT 연산하여 저주파수 대역의 주파수를 분석하고, 진동의 에너지가 일정 값을 초과하면 이상으로 판단하여 GPS부(110)의 위치와 전후, 좌우 또는 상하 진동으로 구분 기록하고, 시간, 위치, FFT 분석값 및 X-Y-Z 진동 유형을 서버(140)로 전송하는 제어부(130)를 포함한다.
또한, 서버(140)는 시간, 위치, FFT 분석값 및 X-Y-Z 진동 유형을 수신하고 수신된 정보를 분석하여 철도 이상 유무를 판단하고 이상이 있는 철도 위치에 대해 유지 보수를 실시하도록 지시한다.
또한, 가속도 센서(120)는 1초당 32번 가속도 값을 측정하고, 제어부(130)는 1초당 32번 가속도 센서(120)의 센서 값을 읽어 메모리에 저장하고, 0Hz부터 8Hz까지 저주파수 대역의 FFT 분석값을 분석한다.
또한, 서버(140)는 열차 진동 데이터간에 차이가 발생할 경우 선로에 이상이 발생함을 예측하고, 열차 진동 데이터간에 차이가 발생하지만 선로 이상이 없는 경우에 이상이 발생하는 열차 진동 데이터의 특징을 추출해서 추출된 특징을 나타내는 열차 진동 데이터에 대해 선로 이상을 예측하고, 열차 진동 데이터간에 차이 발생 또는 이상이 발생하는 열차 진동 데이터의 특징을 이용해서 선로 이상을 예측하고 이상 발생이 예측된 선로에 대해 유지 보수를 지시한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 열차 진동 측정 앱을 탑재한 스마트폰을 이용할 경우에는 스마트폰에 내장된 가속도 센서(120)를 이용하여 열차 진동을 측정하고, 센서 값을 분석하여 선로 이상 유무를 판단함으로써 선로 유지 보수를 실시할 수 있다.
또한, 선로 이상이 있는 위치를 기록해서 선로 유지 보수를 실시할 위치를 알 수 있는 장점이 있다.
또한, 열차 진동 데이터간에 차이 발생 또는 이상이 발생하는 열차 진동 데이터의 특징을 이용해서 선로 이상을 예측하고 이상 발생이 예측된 선로에 대해 유지 보수를 지시할 수 있다.
또한, 현재 선로의 주기적으로 검측하는 장비는 정확한 측정이 가능하나 측정 시간 확보에 어려움이 있는 것을 스마트폰 어플리케이션을 활용하여 언제나 측정이 가능하도록 할 수 있다.
또한, 열차의 진동이 발생하는 원인이 열차 또는 선로의 문제인지 파악하기 위해 동일한 선로를 운행하는 많은 열차의 특성을 파악하여 진동원인을 빠른 시간에 조치하여 열차안전운행에 기여할 수 있다.
또한, 연속적인 진동이 발생하는 경우 차량의 문제인지, 선로의 문제인지도 파악할 수 있어 고객의 편리한 여행 및 열차안전운행이 가능한 작업이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 열차 진동 측정을 보인 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 스마트폰의 구성을 보인 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 진동 측정을 보인 예시도이다.
도 4는 진동 위치 보기의 예시도이다.
도 5는 진동 관련 세부 데이터를 보인 예시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 열차 진동 측정 방법의 동작 흐름도이다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 열차 진동 측정을 보인 예시도이다.
열차 내에 검측자가 스마트폰을 갖고 탑승한다. 스마트폰은 열차 진동 측정 앱이 설치되어 있다. 검측자는 스마트폰에 설치된 열차 진동 측정 앱을 실행한다. 열차 진동 측정 앱은 로딩된다.
스마트폰에서 열차 진동 측정 앱이 실행되면 열차 진동 측정 앱은 열차 진동 측정을 시작한다.
열차는 운행하고 열차 진동 측정 앱은 측정된 진동 데이터를 서버(140)로 전송한다.
서버(140)는 진동 데이터로 선로 이상 유무를 판단하고 선로 이상이 있는 위치로 유지 보수를 지시한다.
도 2는 본 발명에 따른 스마트폰의 구성을 보인 블록도이다.
GPS 신호를 수신하여 위치를 계산하고, GPS 신호가 수신되지 않을 때 속도를 계산하여 위치를 계산하는 GPS부(110); X-Y-Z축 가속도 값을 측정하여 3축에 대해 각각의 진동을 감지하는 가속도 센서(120); 및 가속도 센서(120)의 센서 값을 읽어 메모리에 저장하고, 메모리에 저장된 센서 값으로 FFT 연산하여 저주파수 대역의 주파수를 분석하고, 진동의 에너지가 일정 값을 초과하면 이상으로 판단하여 GPS부(110)의 위치와 전후, 좌우 또는 상하 진동으로 구분 기록하고, 시간, 위치, FFT 분석값 및 X-Y-Z 진동 유형을 서버(140)로 전송하는 제어부(130)를 포함한다. 이러한 스마트폰의 동작을 가능하게 하는 구성을 설명한다.
GPS부(110)는 GPS 신호를 수신하여 위치를 계산하고, GPS 신호가 수신되지 않을 때 시간 경과에 이동 속도를 계산하여 위치를 계산한다. GPS 신호는 열차가 터널을 지날 때는 수신되지 않으므로 GPS부(110)는 GPS 신호로 계산된 위치로부터 시간 경과에 따른 이동 거리를 계산하고 위치를 계산한다.
가속도 센서(120)는 X-Y-Z축 가속도 값을 측정하여 3축에 대해 각각의 진동을 감지한다.
가속도 센서(120)는 1초당 32번 가속도 값을 측정하고, 제어부(130)는 1초당 32번 가속도 센서(120)의 센서 값을 읽어 메모리에 저장하고, 0Hz부터 8Hz까지 저주파수 대역의 FFT 분석값을 분석한다.
제어부(130)는 가속도 센서(120)의 센서 값을 읽어 메모리에 저장하고, 메모리에 저장된 센서 값으로 FFT 연산하여 저주파수 대역의 주파수를 분석하고, 진동의 에너지가 일정 값을 초과하면 이상으로 판단하여 GPS부(110)의 위치와 전후, 좌우 또는 상하 진동으로 구분 기록하고, 시간, 위치, FFT 분석값 및 X-Y-Z 진동 유형을 서버(140)로 전송한다.
서버(140)는 시간, 위치, FFT 분석값 및 X-Y-Z 진동 유형을 수신하고 수신된 정보를 분석하여 철도 이상 유무를 판단하고 이상이 있는 철도 위치에 대해 유지 보수를 실시하도록 지시한다. 서버(140)는 FFT 분석값과 X-Y-Z 진동 유형으로 철도 이상 유무를 판단하고, 이상이 있으면 위치에 대해 유지 보수를 실시하도록 지시한다.
도 3은 본 발명에 따른 진동 측정을 보인 예시도이다.
스마트폰은 X-Y-Z 축에 대해 진동을 측정한다. 스마트폰은 3축 방향으로 진동하는 세기를 측정한다. 스마트폰은 3축 방향의 진동 세기를 측정하고 측정된 진동을 서버(140)로 전송한다.
도 4는 진동 위치 보기의 예시도이다.
스마트폰에서 진동 위치 보기가 선택되면 지도와 함께 진동 이상이 발생한 위치를 표시한다. 표시된 위치가 클릭되면 진동 관련 세부 데이터가 출력된다.
도 5는 진동 관련 세부 데이터를 보인 예시도이다.
진동 관련 세부 데이터는 시간, 위도, 경도, X-Y-Z 진동 값, 검측 일자, 누적 거리, 측정시점 속도, 측정지점의 진동 주파수 성분을 포함한다. 시간은 측정 시점이고, 위도와 경도는 위치이고, X-Y-Z 진동 값은 3축 진동 세기이고, 검측 일자는 측정된 날짜이고, 누적 거리는 누적된 거리이고, 측정시점 속도는 측정 시점에 열차 속도이고, 측정지점의 진동 주파수 성분은 측정된 진동에 대한 FFT 결과이다.
도 6은 본 발명에 따른 열차 진동 측정 방법의 동작 흐름도이다.
열차 진동 측정 방법에 대해 설명한다.
스마트폰은 프로그램을 저장하는 프로그램 메모리, 데이터를 저장하는 데이터 메모리, 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함한다.
프로그램 메모리에 저장된 데이터를 살펴보면, 프로그램 메모리는 GPS 신호를 수신하여 위치를 계산하고, GPS 신호가 수신되지 않을 때 속도를 계산하여 위치를 계산하는 단계; X-Y-Z축 가속도 값을 측정하여 3축에 대해 각각의 진동을 감지하는 단계; 및 가속도 센서(120)의 센서 값을 읽어 메모리에 저장하고, 메모리에 저장된 센서 값으로 FFT 연산하여 저주파수 대역의 주파수를 분석하고, 진동의 에너지가 일정 값을 초과하면 이상으로 판단하여 GPS부(110)의 위치와 전후, 좌우 또는 상하 진동으로 구분 기록하고, 시간, 위치, FFT 분석값 및 X-Y-Z 진동 유형을 서버(140)로 전송하는 단계를 포함한다.
스마트폰은 프로세서에 의해 프로그램 메모리에 저장된 프로그램을 실행하며 이러한 동작을 설명하면 다음과 같다.
스마트폰에서 실행되는 절차를 시계열 순으로 설명한다.
스마트폰은 GPS 신호를 수신하여 위치를 계산하고, GPS 신호가 수신되지 않을 때 시간 경과에 이동 속도를 계산하여 위치를 계산한다. GPS 신호는 열차가 터널을 지날 때는 수신되지 않으므로 스마트폰은 GPS 신호로 계산된 위치로부터 시간 경과에 따른 이동 거리를 계산하고 위치를 계산한다.
스마트폰은 X-Y-Z축 가속도 값을 측정하여 3축에 대해 각각의 진동을 감지한다.
스마트폰은 1초당 32번 가속도 값을 측정하고, 1초당 32번 가속도 센서(120)의 센서 값을 읽어 메모리에 저장하고, 0Hz부터 8Hz까지 저주파수 대역의 FFT 분석값을 분석한다.
스마트폰은 가속도 센서(120)의 센서 값을 읽어 메모리에 저장하고, 메모리에 저장된 센서 값으로 FFT 연산하여 저주파수 대역의 주파수를 분석하고, 진동의 에너지가 일정 값을 초과하면 이상으로 판단하여 GPS부(110)의 위치와 전후, 좌우 또는 상하 진동으로 구분 기록하고, 시간, 위치, FFT 분석값 및 X-Y-Z 진동 유형을 서버(140)로 전송한다.
서버(140)는 시간, 위치, FFT 분석값 및 X-Y-Z 진동 유형을 수신하고 수신된 정보를 분석하여 철도 이상 유무를 판단하고 이상이 있는 철도 위치에 대해 유지 보수를 실시하도록 지시한다. 서버(140)는 FFT 분석값과 X-Y-Z 진동 유형으로 철도 이상 유무를 판단하고, 이상이 있으면 위치에 대해 유지 보수를 실시하도록 지시한다.
서버(140)의 지시에 따라 수리자가 이상이 있는 위치로 가서 유지 보수를 실시한다.
실시예 1
열차 진동 측정 앱은 열차 진동 데이터를 서버(140)로 전송한다. 서버(140)는 선로 위치에 대응한 열차 진동 데이터를 기록하고, 계속해서 열차 진동 데이터를 수집한다.
서버(140)는 열차 진동 데이터간에 차이가 발생할 경우 선로에 이상이 발생함을 예측할 수 있다. 평상시와 다른 열차 진동은 선로에 이상이 발생하고 있음을 나타내는 것이다.
서버(140)는 열차 진동 데이터를 수집하면서 차이가 발생하는 열차 진동 데이터에 대해 선로에 이상이 발생함을 예측하고 유지 보수를 실시하도록 지시할 수 있다.
또한, 서버(140)가 이상이 발생하는 열차 진동 데이터를 분석해서 선로 이상을 예측할 수도 있다. 서버(140)가 열차 진동 데이터간에 차이가 발생하지만 선로 이상이 없는 경우와 비교하여 이상이 발생하는 열차 진동 데이터의 특징을 추출해서 서버(140)가 추출된 특징을 나타내는 열차 진동 데이터에 대해 선로 이상을 예측할 수 있다.
서버(140)는 열차 진동 데이터간에 차이 발생 또는 이상이 발생하는 열차 진동 데이터의 특징을 이용해서 선로 이상을 예측하고 이상 발생이 예측된 선로에 대해 유지 보수를 지시할 수 있다. 이에 따라 서버(140)는 미리 이상 발생이 예측되는 선로에 대해 유지 보수를 실시할 수 있다.
실시예 2
열차 진동 측정 앱은 가속도 센서를 내장한 스마트폰에 탑재된다. 열차 진동 측정 앱은 스마트폰이 가지고 있는 하드웨어 자원을 이용해서 열차 진동을 측정한다. 열차 진동 측정 앱은 열차 진동을 측정하는 애플리케이션으로 업데이트가 필요한 경우 업데이트 모듈을 통해 애플케이션 업그레이드를 진행할 수 있다.
열차 진동 측정 앱은 열차 진동을 측정하면서 애플리케이션이 가지고 있는 단점을 업그레이드를 통해 개선할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: GPS부 120: 가속도 센서
130: 제어부 140: 서버

Claims (4)

  1. GPS 신호를 수신하여 위치를 계산하고, GPS 신호가 수신되지 않을 때 속도를 계산하여 위치를 계산하는 GPS부(110);
    X-Y-Z축 가속도 값을 측정하여 3축에 대해 각각의 진동을 감지하는 가속도 센서(120); 및
    상기 가속도 센서(120)의 센서 값을 읽어 메모리에 저장하고, 메모리에 저장된 센서 값으로 FFT 연산하여 저주파수 대역의 주파수를 분석하고, 진동의 에너지가 일정 값을 초과하면 이상으로 판단하여 상기 GPS부(110)의 위치와 전후, 좌우 또는 상하 진동으로 구분 기록하고, 시간, 위치, FFT 분석값 및 X-Y-Z 진동 유형을 서버(140)로 전송하는 제어부(130)를 포함하는 열차 진동 측정 앱을 탑재한 스마트폰.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서버(140)는 시간, 위치, FFT 분석값 및 X-Y-Z 진동 유형을 수신하고 수신된 정보를 분석하여 철도 이상 유무를 판단하고 이상이 있는 철도 위치에 대해 유지 보수를 실시하도록 지시하는 열차 진동 측정 앱을 탑재한 스마트폰.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가속도 센서(120)는 1초당 32번 가속도 값을 측정하고, 상기 제어부(130)는 1초당 32번 상기 가속도 센서(120)의 센서 값을 읽어 메모리에 저장하고, 0Hz부터 8Hz까지 저주파수 대역의 FFT 분석값을 분석하는 열차 진동 측정 앱을 탑재한 스마트폰.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 서버(140)는 열차 진동 데이터간에 차이가 발생할 경우 선로에 이상이 발생함을 예측하고, 열차 진동 데이터간에 차이가 발생하지만 선로 이상이 없는 경우와 비교하여 이상이 발생하는 열차 진동 데이터의 특징을 추출해서 추출된 특징을 나타내는 열차 진동 데이터에 대해 선로 이상을 예측하고, 열차 진동 데이터간에 차이 발생 또는 이상이 발생하는 열차 진동 데이터의 특징을 이용해서 선로 이상을 예측하고 이상 발생이 예측된 선로에 대해 유지 보수를 지시하는 열차 진동 측정 앱을 탑재한 스마트폰.
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CN112801320A (zh) * 2021-02-05 2021-05-14 苏州捷杰传感技术有限公司 轨道列车轴承的数据采集系统、监测系统及数据采集方法
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