KR20220047378A - 트랙의 실제적인 위치를 결정하기 위한 방법 및 측정 차량 - Google Patents

트랙의 실제적인 위치를 결정하기 위한 방법 및 측정 차량 Download PDF

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KR20220047378A
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플로리안 아우어
다비드 벅바우어
마틴 버거
베른하르트 메츠거
파비앙 힌터베르거
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트랙 머신즈 커넥티드 게젤샤프트 엠. 베. 하.
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Abstract

발명은 트랙(5) 상에서 이동가능한 트랙 검사 차량(1)에 의해 트랙(5)의 실제적인 기하구조를 결정하기 위한 방법에 관한 것으로, 여기서, 트랙(5)의 횡방향 환경에서 위치결정된 참조 포인트들(A, B, C)은 트랙 검사 차량(1) 상에서 배열된 비-접촉 레코딩 시스템(8)에 의해 자동적으로 레코딩되고, 트랙(5)으로부터의 그 개개의 실제적인 거리(H, V)가 결정된다. 트랙(5)의 3 차원 궤도(15)는 트랙 검사 차량(1) 상에서 배열된 관성 측정 시스템(13)에 의해 레코딩되고, 여기서, 궤도(15)는 컴퓨팅 유닛(22)에 의해, 각각이 제1 참조 포인트(A, B)에 관련된 섹션 시작 포인트 및 제2 참조 포인트(B, C)에 관련된 섹션 종료 포인트를 가지는 궤도 섹션들(15AB, 15BC)로 분할되고, 여기서, 가상적 종방향 코드(24AB, 24BC)는 배정된 참조 포인트들(A, B, C)에 관하여 각각의 궤도 섹션(15AB, 15BC)에 대하여 정의되고, 그리고 여기서, 궤도(15)와 각각 정의된 종방향 코드(24AB, 24BC) 사이의 실제적인 거리들(25)은 각각의 궤도 섹션(15AB, 15BC)에 대하여 계산된다. 이러한 방식으로, 자동화된 참조 포인트 결정 및 트랙(5)의 궤도 레코딩은 유리하게 조합된다.

Description

트랙의 실제적인 위치를 결정하기 위한 방법 및 측정 차량
발명은 트랙 상에서 이동가능한 트랙 검사 차량에 의해 실제적인 트랙 기하구조(track geometry)를 결정하기 위한 방법에 관한 것으로, 여기서, 트랙의 횡방향 환경에서 위치결정된 참조 포인트들은 트랙 검사 차량 상에서 배열된 비-접촉 레코딩 시스템에 의해 자동적으로 레코딩되고, 트랙까지의 그 개개의 실제적인 거리가 결정된다. 발명은 또한, 방법을 수행하기 위한 트랙 검사 차량에 관한 것이다.
자갈형 트랙(ballasted track)의 경우에, 자갈 베드(ballast bed)에서의 트랙 패널의 위치는 교통 및 기후 영향들에 의해 영향받는다. 특별하게 설계된 트랙 검사 차량은 특히, 유지보수 작업 이전에, 현재의 실제적인 트랙 기하구조를 평가하기 위한 규칙적인 측정들을 행하기 위하여 이용된다. 적당하게 구비된 온 트랙 머신(on track machine)은 또한, 트랙 검사 차량으로서 이용될 수 있다.
기존의 측정 방법들에서는, 전주(electric pole)들과 같은 고정된 구조들에 부착되는, 트랙 옆에 위치된 참조 포인트들이 이용된다. 이러한 참조 포인트들은 또한, 고정된 포인트들로 칭해진다. 통상적으로, 참조 포인트는 마킹 볼트(marking bolt)의 선단부(tip)로서 정의된다. 트랙에 관한 각각의 참조 포인트의 의도된 위치는 리스트들에서 문서화된다. 이것은 특히, 원형 및 완화 곡선들 뿐만 아니라 경사 변화들에 대한 타깃 트랙 기하구조를 결정한다. 중간 참조 포인트들은 종종, 주요 참조 포인트들 사이에 배치된다.
AT 518579 A1은 참조 포인트들을 자동적으로 레코딩하고 그 위치를 결정하기 위한 방법 및 트랙 검사 차량을 설명한다. 이 목적을 위하여, 트랙의 횡방향 환경의 이미지 쌍들을 연속적으로 레코딩하는 스테레오 카메라 시스템이 제공된다. 패턴 인식에 의해, 평가 디바이스는 참조 포인트가 이미지 쌍들 중의 하나에서 도시되는지 여부를 결정한다. 추가의 단계에서, 검출된 참조 포인트의 위치는 격차(disparity)를 평가함으로써 결정된다. 추가적으로, 관성 측정 유닛은 트랙 검사 차량의 위치를 연속적으로 결정하기 위하여 제공된다.
발명의 목적은 요구된 트랙 기하구조 정정들이 간단한 방식으로 결정될 수 있도록 위에서 언급된 방법을 개선시키는 것이다. 추가적으로, 트랙 검사 차량은 개선된 방법을 수행하도록 표시되어야 한다.
발명에 따르면, 이 목적들은 독립항들 제1항 및 제10항의 특징들에 의해 달성된다. 종속항들은 발명의 유리한 실시예들을 표시한다.
이에 의해, 트랙의 3 차원 궤도(three-dimensional trajectory)는 트랙 검사 차량 상에서 배열된 관성 측정 시스템에 의해 레코딩되고, 여기서, 궤도는 컴퓨팅 유닛에 의해 궤도 섹션들로 하위분할되고, 궤도 섹션들의 각각은 제1 참조 포인트에 관련된 섹션 시작 포인트, 및 제2 참조 포인트에 관련된 섹션 종료 포인트를 갖고, 여기서, 가상적 종방향 코드(virtual longitudinal chord)는 연관된 참조 포인트들에 관한 각각의 궤도 섹션에 대하여 확립되고, 여기서, 궤도와 각각 정의된 종방향 코드 사이의 실제적인 거리들은 각각의 궤도 섹션에 대하여 계산된다. 이러한 방식으로, 자동화된 참조 포인트 결정 및 트랙의 궤도 레코딩은 유리하게 조합된다.
궤도는 트랙 중심선의 코스 또는 레일의 게이지 면(gauge face)의 코스를 표현한다. 개개의 종방향 코드까지의 궤도 섹션들의 결정된 실제적인 거리들은 트랙 기하구조 결함(track geometry defect)들의 간단한 평가를 허용한다. 예를 들어, 상대적인 트랙 기하구조 결함들은 이들을 트랙의 코스의 미리 정의된 기하구조(예컨대, 일직선 섹션(straight section), 원형 곡선(circular curve), 완화 곡선(transition curve))와 비교함으로써 비교된다. 바람직한 변형예에서, 비교는 미리 정의된 타깃 트랙 기하구조로 수행된다. 어떤 경우에도, 방법은 레코딩된 참조 포인트들과 비교된 트랙 기하구조의 정확한 정정을 허용한다. 실제적인 거리들은 트랙의 곡률을 결정하고, 특히, 미리 정의하기 위하여 트랙 구성에서 통상적으로 이용되는 "현정시(versine)들"로 고려된다.
트랙 기하구조 결함들의 평가의 추가의 단순화는 실제적인 거리들이 개개의 종방향 코드에 배정된 국소적 좌표계(local coordinate system)에서 계산될 경우에 달성된다. 이 목적을 위하여, 대응하는 궤도 섹션은 또한, 이 국소적 좌표계로 변환된다. 양호하게도, 국소적 좌표계의 원점은 종방향 코드의 제로 포인트에 위치되고, 좌표계의 축은 종방향 코드의 방향으로 지시한다. 이러한 방식으로, 궤도 섹션까지의 실제적인 거리들은 국소적 좌표계에서의 벡터들로서 귀착된다.
유리하게도, 수평 벡터 및 수직 벡터는 실제적인 거리들에 대하여 계산된다. 트랙의 레벨링(levelling)을 위한 값들은 실제적인 거리들의 수직 벡터들로부터 직접적으로 도출될 수 있다. 실제적인 거리들의 수평 벡터들은 트랙의 횡방향 라이닝(lateral lining)을 위한 데이터베이스를 형성한다.
방법의 추가의 개선은 트랙의 타깃 코스가 미리 정의된다는 것, 실제적인 거리들이 타깃 코스와 개개의 종방향 코드 사이의 배정된 타깃 거리들과 비교된다는 것, 및 추후의 트랙 유지보수를 위한 정정 값들이 비교로부터 도출된다는 것을 특징으로 한다. 이 정정 값들은 트랙이 미리 정의된 타깃 기하구조가 되도록 온 트랙 머신을 제어하기 위하여 이용될 수 있도록 추후에 이용가능하다.
이 목적을 위하여, 트랙의 수평 타깃 거리 및/또는 수직 타깃 거리가 개개의 참조 포인트에 관하여 미리 정의될 경우에 유리하고, 여기서, 정정 값들은 레코딩된 실제적인 거리와 배정된 타깃 거리 사이의 차이와 비교된다. 이러한 방식으로, 수정된 정정 값들은 트랙이 참조된 타깃 기하구조가 되도록 하기 위하여 이용가능하다.
정확도를 증가시키고 추후의 트랙 기하구조 정정을 단순화하기 위하여, 별도의 3 차원 궤도가 트랙의 좌측 레일 및 트랙의 우측 레일의 각각에 대하여 레코딩된다. 이것은 개개의 종방향 코드에 관한 각각의 레일에 대한 개별적인 실제적인 거리들로 귀착되고, 이로부터, 트랙 기하구조 정정을 위한 레일-종속적 사양들이 도출된다. 특히, 트랙의 편경사 오차(superelevation error)들 또는 개개의 레일의 상이한 정착지들에서의 개별적인 오차들은 이러한 방식으로 용이하게 레코딩될 수 있다.
방법의 추가의 개선은 트랙 검사 차량의 GNSS 위치들이 GNSS 수신 디바이스에 의해 레코딩된다는 것과, 트랙의 레코딩된 실제적인 위치는 GNSS 위치들과 비교된다는 것을 규정한다. GNSS 위치들은 지리참조된 트랙 기하구조를 결정하기 위하여 이용되고, 이 지리참조된 트랙 기하구조는 획득된 데이터가 추가의 변환 없이 더 상위-레벨 시스템들에서 이용되는 것을 허용한다.
측정 결과들의 효율적인 프로세싱을 위하여, 타임 스탬프(time stamp)는 관성 측정 시스템에 의해 각각의 측정 일자에 대한 공통 타임 베이스(time base)로서 미리 정의될 경우에 유리하다. 이러한 방식으로, 관성 측정 시스템, 비-접촉 참조 포인트 레코딩 시스템, 및 적용가능할 경우에, GNSS 수신 디바이스의 측정 결과들은 용이하게 조합될 수 있다.
방법의 추가의 실현에서, 관성 측정 시스템 및 비-접촉 참조 포인트 레코딩 시스템, 및 적용가능할 경우에, GNSS 수신 디바이스의 배열들의 기하학적 관계들은 교정 프로세스(calibration process)에 의해 결정된다. 이것은 특히, 2 개의 시스템들이 공통 측정 플랫폼 상에서 강성으로 배열되지 않을 경우에 유용하다.
발명에 따른 트랙 검사 차량은 레일-기반 작동 기어(rail-based running gear)들 상의 트랙 상에서 이동가능한 차량 프레임을 포함하고, 여기서, 트랙의 횡방향 환경에서 위치결정된 참조 포인트들의 자동적 레코딩을 위한 비-접촉 레코딩 시스템 뿐만 아니라 관성 측정 유닛은 트랙 검사 차량 상에서 배열된다. 관성 측정 유닛을 포함하는 관성 측정 시스템은 트랙의 3 차원 궤도를 레코딩하도록 설계되고, 여기서, 비-접촉 레코딩 시스템 및 관성 측정 시스템은 컴퓨팅 유닛에 결합되고, 여기서, 컴퓨팅 유닛은 궤도를, 각각이 제1 참조 포인트에 관련된 섹션 시작 포인트 및 제2 참조 포인트에 관련된 섹션 종료 포인트를 가지는 궤도 섹션들로 분할하고, 연관된 참조 포인트들에 관한 각각의 궤도 섹션에 대한 가상적 종방향 코드를 정의하고, 궤도와 각각의 궤도 섹션에 대한 각각 정의된 종방향 코드 사이의 실제적인 거리들을 계산하도록 설계된다.
이것은 설명된 방법이 단순한 방식으로 수행될 수 있는 차량을 표시한다. 구체적으로, 참조 포인트들 및 트랙의 궤도는 먼저, 측정 작동 동안에 트랙 검사 차량에 의해 자동적으로 레코딩되고 저장된다. 컴퓨팅 유닛은 궤도를 하위분할하고, 개개의 종방향 코드들을 정의하고, 궤도 섹션들과 연관된 종방향 코드 사이의 거리들을 계산하기 위하여 이 참조 포인트-관련된 트랙 기하구조 데이터를 액세스한다.
이 맥락에서는, 비-접촉 레코딩 시스템은 트랙의 횡방향 환경의 이미지 쌍들을 레코딩하기 위한 스테레오 카메라 시스템, 및 참조 포인트들의 위치들을 레코딩하고 결정하기 위한 평가 디바이스를 포함할 경우에 유리하다. 이러한 시스템은 매우 정확한 결과들을 제공하고 낮은 오차 가능성을 가진다.
추가의 개발에서, GNSS 수신 디바이스는 차량 프레임에 연결되고, 여기서, 위치 측정 디바이스들은 트랙에 관한 차량 프레임의 위치를 결정하기 위하여 차량 프레임 상에서 배열된다. 위치 측정 디바이스들에 의해, 트랙에 대한 차량 프레임의 임의의 상대적인 이동이 레코딩된다. 이 상대적인 이동들의 연속적인 연산 보상은 트랙 기하구조에 대한 정확한 참조를 갖는 트랙 검사 차량의 정밀한 GNSS 위치들로 귀착된다. 그 결과, 저장된 GNSS 위치 데이터가 이용가능하고, 이 저장된 GNSS 위치 데이터는 컴퓨팅 유닛에 의해 레코딩된 참조 포인트-관련된 트랙 기하구조 데이터와 추후에 비교된다.
다음으로, 발명은 동봉된 도면들을 참조하여 예로서 설명된다. 다음의 도면들은 개략적인 예시도들로 도시한다:
도 1은 참조 포인트 옆의 트랙 상의 트랙 검사 차량이고,
도 2는 트랙의 궤도이고,
도 3은 연관된 종방향 코드들 및 실제적인 거리들을 갖는 궤도 섹션들의 상면도이고,
도 4는 도 3의 상세한 도면이고,
도 5는 연관된 종방향 코드를 갖는 궤도의 측면도이고,
도 6은 블록도 및 데이터 프로세싱이고,
도 7은 지리참조된 궤도의 레코딩이고,
도 8은 대안적인 평가 로직의 블록도이다.
도 1은 차량 본체(3)가 그 상에 장착되는 차량 프레임(2)을 갖는 트랙 검사 차량(1)을 도시한다. 트랙 검사 차량(1)은 레일-기반 작동 기어들(4)에 의해 트랙(5) 상에서 이동가능하다. 더 양호한 예시를 위하여, 차량 본체(3)와 함께 차량 프레임(2)은 레일-기반 작동 기어들(4)로부터의 상승된 위치에서 도시된다. 마킹 볼트(7)를 갖는 마스트(mast)(6)는 트랙(5)의 횡방향 환경에서 위치된다. 마킹 볼트(7)의 선단부는 트랙(5)의 기하구조를 결정하기 위한 참조 포인트 A, B, C를 정의한다. 다른 마킹 객체들은 또한, 참조 포인트 A, B, C, 예를 들어, 인쇄된 라인들 또는 컬러화된 영역들을 갖는 마커(marker)를 정의할 수 있다. 추가적으로, 바코드(barcode) 또는 글자-숫자 시퀀스(letter-number sequence)와 같은 고유한 식별자들은 참조 포인트 A, B, C를 특징화할 수 있다.
레일-기반 작동 기어들(4)은 바람직하게는, 보기(bodie)들로서 설계된다. 비-접촉 레코딩 시스템(8)은 개개의 참조 포인트 A, B, C의 자동화된 레코딩을 위하여 전방 보기 상에서 배열된다. 측정 작동 동안에, 이미지 쌍들은 스테레오 카메라 시스템(9)에 의해 연속적으로 레코딩되고 평가 디바이스(10)에 의해 평가된다. 마킹 볼트(7) 또는 또 다른 참조 포인트 마커가 패턴 인식에 의해 이미지 쌍들 중의 하나에서 인식되자마자, 대응하는 참조 포인트 A, B, C의 위치가 결정된다. 예를 들어, 트랙(5)까지의 개개의 참조 포인트 A, B, C의 실제적인 거리들 H, V은 수평 및 수직 방향에서 결정되는 반면, 종방향 트랙 방향 s에서의 개개의 위치들이 또한 레코딩된다.
양호하게도 레코딩 시스템(8)은 측정 프레임(11) 상에서 배열된다. 측정 프레임(11)은 휠(wheel)들의 임의의 이동이 스프링 작용 없이 측정 프레임(11)으로 전송되도록, 보기의 휠 차축(wheel axle)들에 연결된다. 따라서, 트랙에 관한 측정 프레임(11)의 오직 횡방향 또는 왕복 이동이 있다. 이 이동들은 측정 프레임(11) 상에서 배열된 위치 측정 디바이스들(12)에 의해 레코딩된다. 이들은 예를 들어, 광 섹션 센서들로서 설계된다.
트랙(5)에 관한 레코딩 시스템(8)의 위치를 결정하는 것에 추가적으로, 이 위치 측정 디바이스들(12)은 또한, 측정 프레임(11) 상에서 장착된 관성 측정 시스템(13)의 컴포넌트들로서 역할을 한다. 관성 측정 시스템(13)은 관성 측정 유닛(14)을 중앙 엘리먼트로서 포함한다. 트랙(5)의 궤도(15)는 측정 작동 동안에 관성 측정 유닛(14)으로 레코딩되고, 여기서, 트랙에 관한 관성 측정 유닛(14)의 상대적인 이동들은 위치 측정 디바이스들(12)로부터의 데이터에 의해 보상된다. 추가적으로, 관성 측정 시스템(13)은 추후의 평가를 위하여 정정된 트랙(5)의 궤도(15)를 출력하는 항법 프로세서(16)를 포함한다.
GNSS 수신 디바이스(18)의 지지체(17)는 차량 프레임(2)에 강성으로 연결된다. GNSS 수신 디바이스(18)는 트랙 검사 차량(1)의 GNSS 위치들(20)의 정확한 레코딩을 위하여 서로 정렬된 몇몇 GNSS 안테나들(19)을 포함한다. 트랙(5)에 관한 차량 프레임(2)의 왕복 이동들을 레코딩하기 위하여, 추가의 위치 측정 디바이스들(12)은 차량 프레임(2) 상에서 배열된다. 다시 이 경우에, 광 섹션 센서들이 이용된다. 시스템 프로세서(21)는 GNSS 안테나들(19)로부터 수신된 신호들을 공동으로 평가하고 트랙(5)에 관한 상대적인 이동들을 보상하기 위하여 이용된다.
측정 작동 이전에, 측정 시스템들(8, 13, 18)의 기하학적 관계들을 교정하는 것이 유용하다. 이에 의해, 보기의 측정 프레임(11)에 관한 참조 포인트 레코딩 시스템(8) 및 GNSS 안테나들(19)의 위치 및 배향(orientation)이 결정된다. 관성 측정 유닛(14)의 위치 및 배향은 측정 프레임(11)의 구성을 통해 알려진다. 교정의 결과는 관성 측정 유닛(14)의 참조 포인트 레코딩 시스템(8)의 변위(displacement) 및 회전이다.
도 2는 측정 작동 동안에 레코딩된 트랙(5)의 궤도(15)를 도시한다. 궤도(15)의 좌표들은 트랙 검사 차량(1)에서 배열된 컴퓨팅 유닛(22)에 의해 국소적 수평 좌표계 XYZ로 전송된다. 이 좌표계 XYZ의 원점은 궤도(15)의 시작 포인트이다. X-축은 북측을 지시하고, Y-축은 동측을 지시하고, Z-축은 하향을 지시한다. 참조 포인트 레코딩 시스템(8)에 의해, 측정 섹션을 따라 위치된 참조 포인트들 A, B, C가 또한 레코딩된다. 이러한 방식으로, 측정 섹션의 참조 포인트-관련된 트랙 기하구조가 레코딩되고, 컴퓨팅 유닛(22)에 결합된 메모리 유닛에서 저장된다.
방법의 다음 단계에서, 레코딩되고 저장된 궤도(15)는 도 3에서 도시된 바와 같이, 컴퓨팅 유닛(22)에 의해 궤도 섹션들(15AB, 15BC)로 분할된다. 개개의 섹션 시작 포인트는 제1 참조 포인트 A 또는 B에 관련되고, 개개의 섹션 종료 포인트는 제2 참조 포인트 B 또는 C에 관련된다. 예를 들어, 섹션 시작 포인트 및 섹션 종료 포인트는 궤도(15)에 수직으로 배향된 참조 평면에서 정의되고, 이 참조 평면에서, 배정된 참조 포인트 A, B, C가 위치된다. 양호하게도, 이 참조 평면들은 또한, 참조 포인트들 A, B, C에 관한 트랙(5)의 참조된 타깃 기하구조(27')를 결정하는 트랙 연결 포인트들(23AB, 23BC)을 포함한다.
추가적으로, 가상적 종방향 코드(24AB, 24BC)는 컴퓨팅 유닛(22)에 의해 각각의 궤도 섹션(15AB, 15BC)에 대하여 결정된다. 개개의 종방향 코드(24AB, 24BC)의 시작 포인트는 배정된 국소적 좌표계 xAB yAB zAB 또는 xBC yBC zBC의 원점을 형성한다. 개개의 x-축 xAB, xBC는 배정된 종방향 코드(24AB, 24BC)의 방향에서 정렬된다. 개개의 y-축 yAB, yBC는 수평으로 이어지고, z-축 zAB, zBC는 하향을 지시한다. 유리하게도, 개개의 종방향 코드(24AB, 24BC)의 시작 포인트는 도 3에서 도시된 바와 같이, 배정된 궤도 섹션(15AB, 15BC)의 섹션 시작 포인트와 일치한다.
이 기하학적 결정으로, 컴퓨팅 유닛(22)은 궤도(15)와 각각의 궤도 섹션(15AB, 15AB)에 대한 개개의 배정된 종방향 코드(24AB, 24BC) 사이의 실제적인 거리들(25)을 연속적으로 또는 미리 결정된 간격들로 계산한다. 이 계산된 실제적인 거리들(25)은 또한, 현정시들로서 지칭되고, 트랙 기하구조 정정의 추후의 계산을 위한 데이터베이스를 형성한다. 프로세스에서, 타깃 거리들(26)의 사양은 트랙(5)의 타깃 코스(27)에 대해 참조된다. 이 타깃 코스(27)는 초기에, 일직선 섹션들, 원형 곡선들, 및 완화 곡선들과 같은 미리 정의된 트랙 기하구조 섹션들의 시퀀스이다. 참조 포인트들 A, B, C에 관한 연결 포인트들(23A, 23B)의 알려진 타깃 거리 값들 H', V'로, 트랙(5)의 참조된 타깃 기하구조(27')가 또한 미리 정의될 수 있다. 추후에, 참조 포인트들 A, B, C의 알려진 좌표들 XA YA ZA에 의해 절대적인 궤도 기하구조(36)를 결정하는 것이 유용할 수 있다.
도 4 및 도 5는 상면도 및 측면도에서 참조 포인트 A의 영역에서의 기하학적 관계들을 도시한다. 따라서, 거리들(25, 26)은 도 4에서의 수평 벡터들로서, 그리고 도 5에서의 수직 벡터들로서 표시된다. 트랙(5)의 종방향 코드(24AB), 궤도 섹션(15AB), 및 타깃 코스(27)는 정정 값들(28)을 계산하기 위하여 이용된다. 배정된 국소적 좌표계 xAB yAB zAB는 참조 시스템(reference system)으로서 이용된다.
정정 값(28)을 도출하기 위하여, 트랙(5)의 개개의 포인트에서 귀착되는 실제적인 거리(25)가 타깃 거리(26)와 비교된다. 정정 값들(28)은 또한, 실제적인 거리들(25)(실제적인 현정시들) 및 미리 정의된 트랙 기하구조(곡선의 곡률)로부터 직접적으로 도출될 수 있다. 구체적으로, 이것은 도 4에서의 트랙(5)의 횡방향 변위를 위한 정정 값(28), 및 도 5에서의 트랙(5)의 리프팅(lifting)을 위한 정정 값(28)을 초래한다.
트랙(5)의 개개의 참조 포인트 A, B, C와 배정된 연결 포인트(23A) 사이의 수평 타깃 거리 H' 및 수직 타깃 거리 V'은 참조 포인트들 A, B, C의 리스트로부터 알려진다(예컨대, 종방향 트랙 방향 s에서의 체인거리(chainage)). 추가적으로, 트랙(5)의 실제적인 기하구조와 비-접촉 레코딩 시스템(8)에 의한 측정 작동 동안에 레코딩된 개개의 참조 포인트 A, B, C 사이의 실제적인 거리들 H, V가 알려진다. 이 실제적인 거리들은 바람직하게는, 트랙의 코스에 수직으로 배향된 벡터들 H, V로서 결정된다.
추후에, 개개의 차이(29)는 알려진 타깃 거리들 H', V' 및 레코딩된 실제적인 거리들 H, V로부터 형성된다. 추후의 트랙 유지보수 동안에 참조 포인트들 A, B, C에 관한 트랙(5)의 참조된 타깃 기하구조(27')를 획득하기 위하여, 개개의 차이(29)는 정정 값들(28)을 조절하기 위하여 이용된다. 예를 들어, 타깃 거리 H', V'와 개개의 궤도 섹션(15AB)에 관련된 실제적인 거리 H, V 사이의 차이(29)는 수정된 정정 값들(28')을 획득하기 위하여 정정 값들(28)에 균등하게 적용된다.
유리하게도, 이 계산 프로세스는 트랙(5)의 두 레일들(30)에 대하여 별도로 수행된다. 배정된 레일(30)의 게이지 면은 개개의 궤도(15)로서 레코딩되고, 레일(30)의 타깃 기하구조와 비교된다.
관여된 시스템들의 예시적인 도면이 도 6에서 도시된다. 적분 알고리즘(integration algorithm)(31)은 컴퓨팅 유닛(22)에서 제공되고, 컴퓨팅 유닛(22)에 의해, 측정 시스템들(8, 13, 18)의 측정 결과들이 링크된다. 참조 포인트들 A, B, C의 좌표들은 참조된 트랙 기하구조의 적분을 위한 기초를 제공한다. 적분 프로세스는 또한, GNSS 위치들(20)을 참작하여, 궤도(15)가 정밀한 GNSS 좌표들(지리참조된 트랙 기하구조)을 가지는 것으로 귀착된다. 모든 좌표들이 공통 좌표계 XYZ에 관련된다는 것이 보장되어야 한다.
관성 측정 시스템(13)은 관성 측정 유닛(14)의 정정된 측정 데이터(32)를 먼저 결정한다. 이 데이터는 항법 프로세서(16)로 공급되고, 예비적인 궤도(15)를 제공한다. 적분 알고리즘(31)에 의해, 트랙(5)의 상대적인 코스(33)(상대적인 트랙 기하구조)가 그것으로부터 계산된다.
항법 프로세서(16)는 관성 항법의 보편적인 원리들에 따라 작동하고, 칼만 필터(Kalman filter)를 이용하여 알려지지 않은 파라미터들, 개개의 위치, 개개의 속력, 및 개개의 배향을 계산한다. 알려지지 않은 파라미터들을 결정하는 것에 추가적으로, 관성 측정 유닛(14)의 임의의 센서 부정확도들이 마찬가지로 추정된다. 대응하는 정정 데이터(34)는 관성 측정 유닛(14)의 측정 결과들을 정정하기 위하여 이용된다.
평가 알고리즘(35)은 궤도(15)를 레코딩된 참조 포인트들 A, B, C에 관한 궤도 섹션들(15AB, 15BC)로 분할하고, 개개의 종방향 코드(24AB, 24BC)를 배정한다. 계산된 실제적인 거리들(25)을 타깃 거리들(26)과 비교함으로써, 트랙(5)을 레벨링하고 라이닝하기 위한 정정 값들(28)이 획득된다.
도 7은 측정들, 정정들, 및 데이터 링크들의 결과들을 도시한다. 측정 작동 동안에, 측정 데이터(32)는 관성 측정 시스템(13)에 의해 먼저 레코딩된다. 추가적으로, 참조 포인트들 A, B, C의 좌표들 및 GNSS 위치들(20)이 레코딩된다. 3 차원 궤도(15)의 최종적인 올바른 위치는 지리참조 프로세스로부터 기인한다.
도 8에서 도시된 방식은 절대적인 트랙 기하구조(36)를 결정하기 위하여 이용된다. 컴퓨팅 유닛(22)은 칼만 필터를 이용하여 개별적인 측정 시스템들(8, 18, 13)의 측정 결과들을 참조 포인트들 A, B, C의 좌표들 XA YA ZA를 비교한다.

Claims (12)

  1. 트랙(5) 상에서 이동가능한 트랙 검사 차량(1)에 의해 상기 트랙(5)의 실제적인 기하구조를 결정하기 위한 방법으로서,
    상기 트랙 검사 차량(1) 상에서 배열된 비-접촉 레코딩 시스템(8)에 의해, 상기 트랙(5)의 횡방향 환경에서 위치결정된 참조 포인트들(A, B, C)은 자동적으로 레코딩되고, 상기 트랙(5)으로부터의 그 개개의 실제적인 거리(H, V)가 결정되되,
    상기 트랙(5)의 3 차원 궤도(15)는 상기 트랙 검사 차량(1) 상에서 배열된 관성 측정 시스템(13)에 의해 레코딩되고, 상기 궤도(15)는 컴퓨팅 유닛(22)에 의해, 각각이 제1 참조 포인트(A, B)에 관련된 섹션 시작 포인트 및 제2 참조 포인트(B, C)에 관련된 섹션 종료 포인트를 가지는 궤도 섹션들(15AB, 15BC)로 하위분할되고, 각각의 궤도 섹션(15AB, 15BC)에 대하여, 가상적 종방향 코드(24AB, 24BC)는 배정된 참조 포인트들(A, B, C)에 관하여 정의되고, 상기 궤도(15)와 각각 정의된 종방향 코드(24AB, 24BC) 사이의 실제적인 거리들(25)은 각각의 궤도 섹션(15AB, 15BC)에 대하여 계산되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실제적인 거리들(25)은 상기 개개의 종방향 코드(24AB, 24BC)에 배정된 국소적 좌표계(xAB yAB zAB, xBC yBC zBC)에서 계산되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    수평 벡터 및 수직 벡터는 상기 실제적인 거리들(25)에 대하여 계산되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 트랙(5)의 타깃 코스(27)는 미리 정의되고, 상기 실제적인 거리들(25)은 상기 타깃 코스(27)와 상기 개개의 종방향 코드(24AB, 24BC) 사이의 배정된 타깃 거리들(26)과 비교되고, 추후의 트랙 유지보수를 위한 정정 값들(28)은 상기 비교로부터 도출되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 트랙(5)의 수평 타깃 거리(HS) 및/또는 수직 타깃 거리(VS)는 상기 개개의 참조 포인트(A, B, C)에 관하여 미리 정의되고, 상기 정정 값들(28)은 상기 레코딩된 실제적인 거리(H, V)와 상기 연관된 타깃 거리(HS,VS) 사이의 차이(29)와 비교되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    별도의 3 차원 궤도(15)는 상기 트랙(5)의 좌측 레일(30)에 대하여 그리고 상기 트랙(5)의 우측 레일(30)에 대하여 레코딩되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 트랙 검사 차량(1)의 GNSS 위치들(20)은 GNSS 수신 디바이스(18)에 의해 레코딩되고, 상기 트랙(5)의 상기 레코딩된 실제적인 기하구조는 상기 GNSS 위치들(20)과 일치되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    타임 스탬프(time stamp)는 상기 관성 측정 시스템(13)에 의해 각각의 측정 일자에 대한 공통 타임 베이스(time base)로서 정의되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관성 측정 시스템(13) 및 상기 비-접촉 레코딩 시스템(8), 및 적용가능할 경우에, GNSS 수신 디바이스(18)의 배열들의 기하학적 관계들은 교정 프로세스에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  10. 트랙(5) 상의 레일-기반 작동 기어들(4) 상에서 이동가능한 차량 프레임(2)을 가지는 트랙 검사 차량(1)으로서,
    상기 트랙(5)의 횡방향 환경에서 위치결정된 참조 포인트들(A, B, C)을 자동적으로 레코딩하기 위한 비-접촉 레코딩 시스템(8) 및 관성 측정 유닛(14)은 상기 트랙 검사 차량(1) 상에서 배열되되,
    상기 관성 측정 유닛(14)을 포함하는 관성 측정 시스템(13)은 상기 트랙(5)의 3 차원 궤도(15)를 레코딩하도록 설계되고, 상기 비-접촉 레코딩 시스템(8) 및 상기 관성 측정 시스템(13)은 컴퓨팅 유닛(22)에 결합되고, 상기 컴퓨팅 유닛(22)은 상기 궤도(15)를, 각각이 제1 참조 포인트(A, B)에 관련된 섹션 시작 포인트 및 제2 참조 포인트(B, C)에 관련된 섹션 종료 포인트를 가지는 궤도 섹션들(15AB, 15BC)로 분할하고, 배정된 참조 포인트들(A, B, C)에 관한 각각의 궤도 섹션(15AB, 15BC)에 대한 가상적 종방향 코드(24AB, 24BC)를 정의하고, 각각의 궤도 섹션(15AB, 15BC)에 대하여, 상기 궤도(15)와 각각 정의된 종방향 코드(24AB, 24BC) 사이의 실제적인 거리들(25)을 계산하도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 트랙 검사 차량(1).
  11. 제10항에 있어서,
    상기 비-접촉 레코딩 시스템(8)은 상기 트랙(5)의 상기 횡방향 환경의 이미지 쌍들을 레코딩하기 위한 스테레오 카메라 시스템(9), 및 상기 참조 포인트들(A, B, C)의 위치를 레코딩하고 결정하기 위한 평가 디바이스(10)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 트랙 검사 차량(1).
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    GNSS 수신 디바이스(18)는 상기 차량 프레임(2)에 연결되고, 상기 트랙(5)에 관한 상기 차량 프레임(2)의 위치를 결정하기 위한 위치 측정 디바이스들(12)은 상기 차량 프레임(2) 상에서 배열되는 것을 특징으로 하는, 트랙 검사 차량(1).
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