KR20200024467A - 레일 변위 측정 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 여름철 고온의 환경 등에서 발생되는 레일의 변형이나 자연재해로 인한 레일의 유실 등과 같은 레일의 변형 상태를 실시간 모니터링 함으로써, 안정적인 레일 환경 조성 및 예지 정비를 통한 열차 탈선 사 등을 사전 예방할 수 있도록 하기 위한 레일 변위 측정 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 레일 변위 측정 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 여름철 고온의 환경 등에서 발생되는 레일의 변형이나 자연재해로 인한 레일의 유실 등과 같은 레일의 변형 상태를 실시간 모니터링 함으로써, 안정적인 레일 환경 조성 및 예지 정비를 통한 열차 탈선 사 등을 사전 예방할 수 있도록 하기 위한 레일 변위 측정 시스템에 관한 것이다.
주지하다시피 열차는 고도의 안전성이 최우선적으로 확보되어야 하는 대량 운송 교통 수단으로, 열차와 승객의 안전을 확보하고 운행 효율을 높이며 운전 편리성을 향상시키기 위해 많은 장치들이 지속적으로 개발되어 왔다.
ATS(AUTOMATIC TRAIN STOP SYSTEM: 열차자동정지장치), ATP(AUTOMATIC TRAIN PROTECTOR: 열차자동보호장치), ATC(AUTOMATIC TRAIN CONTROL SYSTEM: 열차자동제어장치), ATO(AUTOMATIC TRAIN OPERATING SYSTEM: 열차자동운전장치) 등과 같은 열차운행제어장치들은 열차의 안전을 확보하고 운행 효율을 높이며 운전 편리성을 향상시키는 대표적인 장치이다.
이러한 열차운행제어장치는 선행하는 열차의 선로 점유 상태를 검출하여 열차 운행을 제어함으로써 열차의 안전을 확보하고, 더 나아가 열차 운행에 관한 정보를 교환하여 무인 자동운전을 가능하게 하여 주는 장치이다.
기술이 더욱 발전하여 열차 속도가 높아지고 운행 회수가 많아지며 승객 운송량이 증가함에 따라 안전이 더욱 중요해짐은 물론 안전에 대한 개념이 열차 자체에 대한 안전에서 열차 주변 여건에 대한 안전으로 진일보하였다.
열차가 직접 운행되는 레일에 대한 안전은 사고 시 열차의 탈선, 전복 등과 같은 대형 참사를 야기하게 되는 중요한 안전 요인으로 무엇보다 우선 시 되어야 할 사항이다.
더구나 레일은 열차 차륜과 직접 접하여 열차의 하중을 침목과 도상 및 노반으로 전달하는 중요한 역할을 하는 것으로 주기적으로 그 상태를 모니터링 하여 항상 최적의 상태를 유지할 수 있도록 보수 및 교환하여 주어야 한다.
레일에 대한 안전 점검은 궤도 검측차나, 레일 탐상차, 또는 레일 탐상기 등을 이용하여 레일의 마모 상태, 쉐일링 발생 여부, 궤간, 레일 상면의 편평도, 수평 및 비틀림 정도를 검측하여 점검하게 된다.
이 외에 대한민국 특허등록 제 10-0394493호 "레일마모 측정기", 대한민국 특허출원 제 10-1998-0049011호 "열차선로의 이상 검사장치", 대한민국 특허등록 제 10-0737517호 "철도레일 측정시스템 및 측정방법" 등에 레일 상태를 검측하는 방법들이 개시되어 있다.
그러나, 상기와 같은 종래의 레일 검측 방법은 작업 속도가 느리고, 숙련자의 숙련 정도에 좌우되며, 레일의 상태에 따라 측정값이 달라짐은 물론 다른 열차의 운행에 지장을 주게 된다는 문제점 등이 있었다.
본 발명은 여름철 고온의 환경 등에서 발생되는 레일의 변형이나 자연재해로 인한 레일의 유실 등과 같은 레일의 변형 상태를 실시간 모니터링 함으로써, 안정적인 레일 환경 조성 및 예지 정비를 통한 열차 탈선 사 등을 사전 예방할 수 있도록 하기 위한 레일 변위 측정 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 레일 변위 측정 시스템은, (1) 제어부에서 코일에 AC 신호를 흘려주면, 코일 주변에 마그네틱 필드가 형성되는 단계; (2) 상기 코일로부터 거리 d에 메탈이 존재하면 메탈 표면에 와류(eddy current)가 발생하고, 이 와류에 의해 다시 메탈 주변에 마그네틱 필드가 형성되는 단계; (3) 메탈에 의해 형성된 마그네틱 필드에 의해 코일 주변에 형성된 마그네틱 필드가 줄어들며, 이로 인해 줄어든 코일의 인덕턴스를 측정하여 상기 메탈의 정확한 위치를 측정하는 단계;를 실시하도록 구성될 수 있다.
여기서, 본 발명의 레일 변위 측정 시스템은, 적정 간격 단위로 레일 상에 설치되어 설정된 소정의 시간 마다 레일의 변위에 대한 자동 측정이 이루어지며, 측정된 데이터를 무선 관제 시스템 측으로 자동 전송하는 것이 바람직할 수 있다.
이때, 본 발명의 레일 변위 측정 시스템은, 레일에 부착된 메탈의 좌/우 이동 거리를 1mm 단위로 측정하여 레일의 변형 여부를 판단하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 측정값은 열차 진동과 같은 외부 변수에 의해 왜곡되는 좌표 변화를 고려한 보정값으로 결정되는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 레일 변위 측정 시스템은, 여름철 고온의 환경 등에서 발생되는 레일의 변형이나 자연재해로 인한 레일의 유실 등과 같은 레일의 변형 상태를 실시간 모니터링 함으로써, 안정적인 레일 환경 조성 및 예지 정비를 통한 열차 탈선 사 등을 사전 예방할 수 있도록 한다는 등의 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레일 변위 측정 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 설명도이다.
도 2는 도 1의 레일 변위 측정 시스템으로부터 무선 신호를 전달받고 이를 수집하여 상위 시스템으로 전달하기 위한 무선관제시스템의 개략적인 구성을 나타낸 설명도이다.
도 3은 도 1의 레일 변위 측정 시스템의 실제 구성 일 예를 나타낸 설명도이다.
도 2는 도 1의 레일 변위 측정 시스템으로부터 무선 신호를 전달받고 이를 수집하여 상위 시스템으로 전달하기 위한 무선관제시스템의 개략적인 구성을 나타낸 설명도이다.
도 3은 도 1의 레일 변위 측정 시스템의 실제 구성 일 예를 나타낸 설명도이다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 레일 변위 측정 시스템의 구성 및 동작을 설명하면 다음과 같다.
1. 제어부에서 코일에 AC 신호를 흘려주면, 코일 주변에 마그네틱 필드가 형성된다.
2. 이때 주변에 거리 d에 메탈이 존재하면 메탈 표면에 와류(eddy current)가 발생하고, 이 와류에 의해 다시 메탈 주변에 마그네틱 필드가 형성된다.
3. 코일 주변과 메탈 주변에 형성된 마그네틱 필드는 방향이 서로 반대여서 메탈에 의해 형성된 마그네틱 필드에 의해 코일 주변에 형성된 마그네틱 필드가 줄어들며, 이로 인해 코일의 인덕턴스 값이 줄어든다. 이 때 줄어든 인덕턴스를 측정하여 메탈의 정확한 위치를 측정할 수 있다.
그리고 이와 같이 측정된 위치값을 이용해 레일의 변형 여부를 판단할 수 있다.
즉, 본 발명의 레일 변위 측정 시스템은, 적정 간격 단위로 레일 상에 설치되어 설정된 소정의 시간 마다 레일의 변위에 대한 자동 측정이 이루어지며, 측정된 데이터를 무선 관제 시스템 측으로 자동 전송하도록 기능한다.
이때, 무선 관제 시스템은 복수의 레일 변위 측정 시스템으로부터 수집된 데이터를 상부 시스템으로 재전송 할 수 있으며, 상부 시스템이 이들 데이터들의 이상 여부 판별을 통해 레일의 안전성 등을 실시간 파악하고, 필요에 따라 경고 알람 등을 발생시킬 수 있도록 하는 구성을 갖는다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 레일 변위 측정 시스템은 레일에 부착된 메탈의 좌/우 이동 거리를 1mm 단위로 측정하여 변형을 판단하도록 구성될 수 있다.
즉, 통상의 레일 간 거리는 1435mm이므로, 레일에 부착된 메탈의 상/하 및 높낮이 이동 거리를 1mm 단위로 측정하여 측정 환경의 변화를 판단할 수 있으며, 영점 조정을 진행하여 측정 정확도를 높일 수 있다.
이때, 상기 측정값은 열차 진동 등에 의해 틀어지는 좌표 변화를 고려한 보정값 등으로 결정되는 것이 보다 바람직할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (4)
- (1) 제어부에서 코일에 AC 신호를 흘려주면, 코일 주변에 마그네틱 필드가 형성되는 단계;
(2) 상기 코일로부터 거리 d에 메탈이 존재하면 메탈 표면에 와류(eddy current)가 발생하고, 이 와류에 의해 다시 메탈 주변에 마그네틱 필드가 형성되는 단계;
(3) 메탈에 의해 형성된 마그네틱 필드에 의해 코일 주변에 형성된 마그네틱 필드가 줄어들며, 이로 인해 줄어든 코일의 인덕턴스를 측정하여 상기 메탈의 정확한 위치를 측정하는 단계;를 실시하도록 구성된 레일 변위 측정 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
적정 간격 단위로 레일 상에 설치되어 설정된 소정의 시간 마다 레일의 변위에 대한 자동 측정이 이루어지며, 측정된 데이터를 무선 관제 시스템 측으로 자동 전송하는 것을 특징으로 하는 레일 변위 측정 시스템.
- 제 2 항에 있어서,
레일에 부착된 메탈의 좌/우 이동 거리를 1mm 단위로 측정하여 레일의 변형 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 레일 변위 측정 시스템.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 측정값은 열차 진동과 같은 외부 변수에 의해 왜곡되는 좌표 변화를 고려한 보정값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 레일 변위 측정 시스템.
Priority Applications (1)
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| KR1020180101170A KR102679135B1 (ko) | 2018-08-28 | 2018-08-28 | 레일 변위 측정 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020180101170A KR102679135B1 (ko) | 2018-08-28 | 2018-08-28 | 레일 변위 측정 시스템 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR20200024467A true KR20200024467A (ko) | 2020-03-09 |
| KR102679135B1 KR102679135B1 (ko) | 2024-06-27 |
Family
ID=69801884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020180101170A KR102679135B1 (ko) | 2018-08-28 | 2018-08-28 | 레일 변위 측정 시스템 |
Country Status (1)
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|---|---|
| KR (1) | KR102679135B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102533976B1 (ko) * | 2022-11-02 | 2023-05-18 | 주식회사 비츠로이엠 | IoT 네트워크 및 AI 기반 철도차량용 차단기 건전성 평가 장치, 방법 및 시스템 |
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2018
- 2018-08-28 KR KR1020180101170A patent/KR102679135B1/ko active IP Right Grant
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| KR102533976B1 (ko) * | 2022-11-02 | 2023-05-18 | 주식회사 비츠로이엠 | IoT 네트워크 및 AI 기반 철도차량용 차단기 건전성 평가 장치, 방법 및 시스템 |
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| KR102679135B1 (ko) | 2024-06-27 |
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