KR20230022042A - Railway track sensing system and sensing method using the same - Google Patents

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KR20230022042A
KR20230022042A KR1020210104177A KR20210104177A KR20230022042A KR 20230022042 A KR20230022042 A KR 20230022042A KR 1020210104177 A KR1020210104177 A KR 1020210104177A KR 20210104177 A KR20210104177 A KR 20210104177A KR 20230022042 A KR20230022042 A KR 20230022042A
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Abstract

A sensing system is mounted on a railway rail extending in a first direction to measure a deformation value of the railway rail. The sensing system comprises: an acceleration sensor for measuring an inclination in the first direction in which the railway rail extends, in a second direction perpendicular to the first direction, and in a third direction perpendicular to the first and second directions; and a gyro sensor for measuring an inclination with respect to the first direction and the second direction parallel to the ground on which the railway rail is disposed.

Description

철도 궤적 센싱 시스템 및 이를 이용한 센싱 방법{Railway track sensing system and sensing method using the same}Railroad track sensing system and sensing method using the same

본 출원은 철도 궤적 센싱 시스템 및 이를 이용한 센싱 방법에 관련된 것으로, 보다 상세하게는, 가속도 센서 및 자이로 센서를 포함하는 철도 궤적 센싱 시스템 및 이를 이용한 센싱 방법에 관련된 것이다. The present application relates to a railroad trajectory sensing system and a sensing method using the same, and more particularly, to a railroad trajectory sensing system including an acceleration sensor and a gyro sensor and a sensing method using the same.

운송, 수송을 위한 철도 의존도가 높아지면서 철도 인프라 구축에 대한 관심과 노력이 세계적으로 증가하고 있다. 그런데, 열차가 고속화 되고 운행 빈도가 늘어남에 따라 철도 사고 발생 위험과 사고 시 피해 규모 또한 급증하고 있다.As the dependence on railroads for transport and transportation increases, interest and efforts in building railroad infrastructure are increasing worldwide. However, as the speed of trains increases and the frequency of operation increases, the risk of railroad accidents and the scale of damage during accidents are also rapidly increasing.

특히 철도 레일의 노후화와 반복적 스트레스, 일교차, 계절변화 등에 의한 뒤틀림, 휨, 변형 및 손상이 심해질 경우 열차 탈선과 같은 대형 사고를 불러일으킬 수 있다. 이에 따라, 철도 안전과 관련된 다양한 기술들이 개발되고 있다. In particular, when the deterioration, repetitive stress, diurnal temperature difference, seasonal change, etc. of the railway rail become severe, serious accidents such as train derailment may occur. Accordingly, various technologies related to railway safety are being developed.

예를 들어, 대한민국 등록특허 공보 10-1885883(출원인 서울교통공사)에는 1.6mm 이상의 냉강압연강판으로 제작된 외함의 골조 내에 마련되고, 철도차량용 입력전류센서(DCCT), 입력전압센서(DCPT), 충전기 전압센 서(BCPT), 충전기 전류센서(BCCT), AC 3상 전압 센서(ACPT), AC 3상 전류 센서(ACCT), 모니터 장치(CMD)의 성능시험을 수행하는 제어부; 및 상기 제어부가 수행한 성능시험의 결과를 표시하는 디스플레이부; 를 포함하고, 작업자의 안전을 확보하기 위해 써지 억제용 보호회로를 더 포함하며, 상기 제어부는 , VVVF 및 GEC 전동차에 대한 KS C IES60076-1항에 명시된 전기적 특성 기준에 따라 검사 항목에 대한 성능시험을 수행하고, 상기 검사 항목은, 구조검사, 외관검사, 입력전압 변동시험, 출력전류 안정도 시험, 출력주파수 안정도 시험, 과도전압 특성시험 및 절연시험인 것을 특징으로 하는 철도차량용 센서 시험기가 개시되어 있다. For example, in Republic of Korea Registered Patent Publication No. 10-1885883 (applicant Seoul Transportation Corporation), it is provided in the frame of an enclosure made of cold-rolled steel sheet of 1.6 mm or more, and input current sensor (DCCT) and input voltage sensor (DCPT) for railway vehicles , Charger voltage sensor (BCPT), charger current sensor (BCCT), AC 3-phase voltage sensor (ACPT), AC 3-phase current sensor (ACCT), a control unit that performs the performance test of the monitor device (CMD); and a display unit displaying the result of the performance test performed by the control unit. Including, and further comprising a surge suppression protection circuit to ensure the safety of workers, and the control unit performs performance tests on test items according to the electrical characteristics standards specified in KS C IES60076-1 for VVVF and GEC trains and the inspection items are structural inspection, appearance inspection, input voltage fluctuation test, output current stability test, output frequency stability test, transient voltage characteristic test, and insulation test. .

다른 예를 들어, 대한민국 등록특허 공보 10-1300010(출원인 한국철도기술연구원)에는, 철도 레일에 부착된 광섬유의 길이에 따른 브릴루앙 산란광을 취득하여 브릴루앙 산란광의 중심 주파수인 브릴 루앙 주파수로부터 온도 및 변형 정보를 산출하는 광섬유 브릴루앙 산란 센서로 이루어지는 레일감시수단과; 상기 레일감시수단에서 측정된 온도 및 변형 정보를 분석하는 정보분석수단;으로 구성되는 것을 특징으로 하는 광섬유 브릴루앙 산란 센서를 이용한 레일 상시 감시 시스템이 개시되어 있다. For another example, in Korean Registered Patent Publication No. 10-1300010 (applicant, Korea Railroad Research Institute), Brillouin scattered light according to the length of an optical fiber attached to a railway rail is obtained, and temperature and rail monitoring means comprising an optical fiber Brillouin scattering sensor that calculates deformation information; A rail constant monitoring system using an optical fiber Brillouin scattering sensor is disclosed, characterized in that it consists of; information analysis means for analyzing the temperature and deformation information measured by the rail monitoring means.

본 출원이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 고신뢰성의 철도 궤적 센싱 시스템 및 센싱 방법을 제공하는 데 있다. One technical problem to be solved by the present application is to provide a highly reliable railway trajectory sensing system and sensing method.

본 출원이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 철도 레일에 설치가 용이한 철도 궤적 센싱 시스템 및 센싱 방법을 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present application is to provide a railway trajectory sensing system and sensing method that can be easily installed on railway rails.

본 출원이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 사용자 편의성이 향상된 철도 궤적 센싱 시스템 및 센싱 방법을 제고하는 데 있다.Another technical problem to be solved by the present application is to provide a railway trajectory sensing system and sensing method with improved user convenience.

본 출원이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 실시간 철도의 변형 여부를 확인할 수 있는 철도 궤적 센싱 시스템 및 센싱 방법을 제고하는 데 있다.Another technical problem to be solved by the present application is to improve a railway trajectory sensing system and sensing method capable of checking whether a railway is deformed in real time.

본 출원이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 제조 비용이 저렴한 철도 궤적 센싱 시스템 및 센싱 방법을 제고하는 데 있다.Another technical problem to be solved by the present application is to provide a railway trajectory sensing system and sensing method that are inexpensive to manufacture.

본 출원이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 정확도가 향상된 철도 궤적 센싱 시스템 및 센싱 방법을 제고하는 데 있다.Another technical problem to be solved by the present application is to provide a railway trajectory sensing system and sensing method with improved accuracy.

본 출원이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다. The technical problem to be solved by the present application is not limited to the above.

상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 출원은 센싱 시스템을 제공한다. In order to solve the above technical problem, the present application provides a sensing system.

일 실시 예에 따르면, 제1 방향으로 연장하는 철도 레일에 장착되어 상기 철도 레일의 변형 값을 측정하는 센싱 시스템에 있어서, 상기 센싱 시스템은, 상기 철도 레일이 연장하는 상기 제1 방향, 상기 제1 방향에 직각인 제2 방향, 상기 제1 및 제2 방향에 직각인 제3 방향에 대해서 기울어짐을 측정하는 가속도 센서, 및 상기 철도 레일이 배치되는 지면과 평행한 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 대해서 기울어짐을 측정하는 자이로 센서를 포함할 수 있다. According to an embodiment, in a sensing system mounted on a railway rail extending in a first direction and measuring a deformation value of the railway rail, the sensing system includes: the first direction in which the railway rail extends; An acceleration sensor measuring an inclination in a second direction perpendicular to the direction, a third direction perpendicular to the first and second directions, and the first direction and the second direction parallel to the ground on which the railroad rail is disposed. It may include a gyro sensor that measures an inclination with respect to .

일 실시 예에 따르면, 상기 센싱 시스템은 주기적으로 상기 철도 레일의 변형 값을 측정하는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the sensing system may include periodically measuring the deformation value of the railroad rail.

일 실시 예에 따르면, 상기 철도 레일의 변형 값 θn은, 아래의 <수학식 1>로 계산되되, <수학식 1>에서, θg는 상기 자이로 센서에 의해 측정된 기울기 값이고, θa는 상기 가속도 센서에 의해 측정된 기울기 값이고, θn-1은 이전(以前) 주기에서 측정된 상기 철도 레일의 변형 값이고, t는 현재 시간이고, Δt는 현재 시간과 이후 시간의 시간 간격인 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the deformation value θ n of the railway rail is calculated by Equation 1 below, where θ g is the inclination value measured by the gyro sensor, and θ a is the slope value measured by the acceleration sensor, θ n-1 is the deformation value of the railway rail measured in the previous period, t is the current time, and Δt is the time interval between the current time and the next time may include

<수학식 1><Equation 1>

Figure pat00001
Figure pat00001

일 실시 예에 따르면, 상기 센싱 시스템은 상기 철도 레일의 변형 값에서 노이즈를 제거하는 노이즈 제거 필터를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the sensing system may include a noise removal filter that removes noise from the deformation value of the railroad rail.

일 실시 예에 따르면, 상기 노이즈 제거 필터는, Adaptive Line Enhancer인 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the noise removal filter may include an Adaptive Line Enhancer.

일 실시 예에 따르면, 상기 센싱 시스템은, 사용자 단말기와 통신하여, 상기 철도 레일의 변형 값을 상기 사용자 단말기로 전송하는 통신 모듈을 더 포함할 수 있다. According to an embodiment, the sensing system may further include a communication module that communicates with a user terminal and transmits a deformation value of the railroad rail to the user terminal.

일 실시 예에 따르면, 상기 철도 레일은, 제1 폭을 갖는 하부 바디, 상기 하부 바디에서 위로 연장하고 상기 제1 폭보다 좁은 제2 폭을 갖는 중간 바디, 및 상기 중간 바디와 연결되고 상기 제2 폭보다 넓은 제3 폭을 갖는 상부 바디를 포함하고, 상기 센싱 시스템은, 복수의 센싱 모듈을 포함하고, 복수의 상기 센싱 모듈은, 상기 하부 바디 및 상기 상부 바디 사이의 상기 중간 바디의 측벽 상에 설치되고, 복수의 상기 센싱 모듈 각각은, 상기 가속도 센서 및 상기 자이로 센서를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the railroad rail is connected to a lower body having a first width, an intermediate body extending upward from the lower body and having a second width narrower than the first width, and the intermediate body, and the second and an upper body having a third width wider than a width, wherein the sensing system includes a plurality of sensing modules, and the plurality of sensing modules are on a sidewall of the intermediate body between the lower body and the upper body. installed, and each of the plurality of sensing modules may include the acceleration sensor and the gyro sensor.

본 출원의 실시 예에 따르면, 제1 방향으로 연장하는 철도 레일에 장착되어 상기 철도 레일의 변형 값을 측정하는 센싱 시스템은, 상기 철도 레일에 설치되는 복수의 센싱 모듈을 포함할 수 있고, 복수의 상기 센싱 모듈의 각각은 가속도 센서 및 자이로 센서를 포함하되, 상기 가속도 센서는, 상기 철도 레일이 연장하는 상기 제1 방향, 상기 제1 방향에 직각인 제2 방향, 상기 제1 및 제2 방향에 직각인 제3 방향에 대해서 기울어짐을 측정하고, 상기 자이로 센서는, 상기 철도 레일이 배치되는 지면과 평행한 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 대해서 기울어짐을 측정할 수 있다. According to an embodiment of the present application, a sensing system mounted on a railroad rail extending in a first direction and measuring a deformation value of the railroad rail may include a plurality of sensing modules installed on the railroad rail, and may include a plurality of sensing modules installed on the railroad rail. Each of the sensing modules includes an acceleration sensor and a gyro sensor, wherein the acceleration sensor is configured in the first direction in which the railroad rail extends, in a second direction perpendicular to the first direction, and in the first and second directions. Inclination may be measured in a third direction perpendicular thereto, and the gyro sensor may measure inclination in the first direction and the second direction parallel to the ground on which the railroad rail is disposed.

상기 가속도 센서 및 상기 자이로 센서를 이용하여, 상기 센싱 모듈은 상기 철도 레일의 변형 값을 측정할 수 있고, 사용자는 사용자 단말기를 이용하여, 상기 센싱 모듈에서 측정되는 상기 철도 레일의 변형 값을 용이하게 확인 및 체크할 수 있다. 이에 따라, 상기 철도 레일의 변형 여부를 확인하는 시간이 단축될 수 있고, 상기 철도 레일의 변형 값 및 변형 여부가 실시간으로 확인될 수 있다.The sensing module may measure the deformation value of the railway rail using the acceleration sensor and the gyro sensor, and the user may easily measure the deformation value of the railway rail measured by the sensing module using a user terminal. You can check and check. Accordingly, the time for checking whether the railroad rail is deformed can be shortened, and the deformation value and whether or not the railroad rail is deformed can be checked in real time.

또한, 상기 철도 레일의 변형 값은 일정한 주기로 실시간 확인될 수 있고, 상기 철도 레일의 변형 값은 측정 시간 및 부가 정보(예를 들어, 주변 환경 및 공사 정보)와 함께 매칭되어 데이터 베이스로 구축될 수 있다. 구축된 상기 데이터 베이스의 통계적 정보를 활용하여, 철도 레일의 변형을 최소화시키는 솔루션 및 철도 레일의 변형을 예측하는 알고리즘이 도출될 수 있다.In addition, the deformation value of the railroad rail can be checked in real time at regular intervals, and the deformation value of the railroad rail can be matched with the measurement time and additional information (eg, surrounding environment and construction information) to build a database. there is. Utilizing the statistical information of the built database, a solution for minimizing deformation of railway rails and an algorithm for predicting deformation of railway rails can be derived.

또한, 상기 센싱 모듈은, 상기 가속도 센서 및 상기 자이로 센서의 고유의 특성을 반영하여, 상기 가속도 센서의 측정 값 및 상기 자이로 센서의 측정 값을 조합하여, 상기 철도 레일의 변형 값을 계산할 수 있다. 구체적으로, 상대적으로 높은 주파수 조건에서는 상기 자이로 센서의 측정 값에 높은 비중을 두고, 상대적으로 낮은 주파수 조건에서는 상기 가속도 센서의 측정 값이 높은 비중을 두는 방식으로, 상기 가속도 센서의 측정 값과 상기 자이로 센서의 측정 값을 조합할 수 있다. 이에 따라, 본 출원의 실시 예에 따른 센서 시스템으로 측정된 상기 철도 레일의 변형 값이 높은 정확도 및 신뢰도를 가질 수 있다.In addition, the sensing module may calculate a deformation value of the railway rail by combining a measurement value of the acceleration sensor and a measurement value of the gyro sensor by reflecting inherent characteristics of the acceleration sensor and the gyro sensor. Specifically, in a relatively high frequency condition, a high weight is placed on the measured value of the gyro sensor, and under a relatively low frequency condition, a high weight is placed on the measured value of the acceleration sensor, so that the measured value of the acceleration sensor and the gyro sensor are given a high weight. The measured values of the sensors can be combined. Accordingly, the deformation value of the railroad rail measured by the sensor system according to the embodiment of the present application can have high accuracy and reliability.

도 1은 본 출원의 실시 예에 따른 센싱 시스템을 이용한 철도 레일의 변형 값을 측정하는 과정을 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 본 출원의 실시 예에 따른 센싱 시스템의 설치 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 출원의 실시 예에 따른 센싱 시스템에 포함된 가속도 센서 및 자이로 센서를 설명하기 위한 도면들이다.
도 5는 본 출원의 실시 예에 따른 센싱 시스템을 이용한 철도 레일의 변형 값을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 출원의 실시 예에 따른 센싱 시스템에 포함된 센싱 모듈의 가속도 센서 및 자이로 센서 조합에 따른 기술적 효과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 7은 본 출원의 실시 예에 따른 센싱 시스템에 포함된 센싱 모듈의 노이즈 제거 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 출원의 실험 예에서 Adaptive Line Enhancer가 적용되지 않은 결과 값을 도시한 그래프이다.
도 9는 본 출원의 실험 예에서 Adaptive Line Enhancer가 적용된 결과 값을 도시한 그래프이다.
도 10은 본 출원의 실시 예에 따른 센싱 시스템의 컨테이너가 철도 레일에 장착된 상태를 도시한 사시도이다.
도 11은 본 출원의 실시 예에 따른 센싱 시스템의 컨테이너의 바디부의 외면 도시한 사시도이다.
도 12는 본 출원의 실시 예에 따른 센싱 시스템의 컨테이너의 바디부의 단면도이다.
도 13은 본 출원의 실시 예에 따른 센싱 시스템의 컨테이너의 바디부의 내면을 표시한 사시도이다.
도 14는 본 출원의 실시 예에 따른 센싱 시스템의 컨테이너의 캡부를 도시한 사시도이다.
1 is a schematic diagram illustrating a process of measuring a deformation value of a railway rail using a sensing system according to an embodiment of the present application.
2 is a diagram for explaining an installation location of a sensing system according to an embodiment of the present application.
3 and 4 are views for explaining an acceleration sensor and a gyro sensor included in a sensing system according to an embodiment of the present application.
5 is a diagram for explaining a method of measuring a deformation value of a railway rail using a sensing system according to an embodiment of the present application.
6 is a graph for explaining technical effects according to a combination of an acceleration sensor and a gyro sensor of a sensing module included in a sensing system according to an embodiment of the present application.
7 is a diagram for explaining a noise removal process of a sensing module included in a sensing system according to an embodiment of the present application.
8 is a graph showing result values to which Adaptive Line Enhancer is not applied in an experimental example of the present application.
9 is a graph showing the result values to which Adaptive Line Enhancer is applied in an experimental example of the present application.
10 is a perspective view illustrating a state in which a container of a sensing system according to an embodiment of the present application is mounted on a railroad rail.
11 is a perspective view illustrating an outer surface of a body part of a container of a sensing system according to an embodiment of the present application.
12 is a cross-sectional view of a body portion of a container of a sensing system according to an embodiment of the present application.
13 is a perspective view showing an inner surface of a body part of a container of a sensing system according to an embodiment of the present application.
14 is a perspective view illustrating a cap portion of a container of a sensing system according to an embodiment of the present application.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical spirit of the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content will be thorough and complete, and the spirit of the present invention will be sufficiently conveyed to those skilled in the art.

또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.In addition, although terms such as first, second, and third are used to describe various elements in various embodiments of the present specification, these elements should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Therefore, what is referred to as a first element in one embodiment may be referred to as a second element in another embodiment. Each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary embodiments. In addition, in this specification, 'and/or' is used to mean including at least one of the elements listed before and after.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.In the specification, expressions in the singular number include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In addition, the terms "comprise" or "having" are intended to designate that the features, numbers, steps, components, or combinations thereof described in the specification exist, but one or more other features, numbers, steps, or components. It should not be construed as excluding the possibility of the presence or addition of elements or combinations thereof. In addition, in the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.

도 1은 본 출원의 실시 예에 따른 센싱 시스템을 이용한 철도 레일의 변형 값을 측정하는 과정을 설명하기 위한 개략도이고, 도 2는 본 출원의 실시 예에 따른 센싱 시스템의 설치 위치를 설명하기 위한 도면이다. 1 is a schematic diagram for explaining a process of measuring a deformation value of a railway rail using a sensing system according to an embodiment of the present application, and FIG. 2 is a diagram for explaining an installation location of a sensing system according to an embodiment of the present application. am.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 출원의 실시 예에 따른 센싱 시스템은, 센싱 모듈(10)을 포함할 수 있다. 상기 센싱 모듈(10)은 복수로 제공될 수 있고, 복수의 상기 센싱 모듈(10)의 각각은, 가속도 센서 및 자이로 센서를 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 1 and 2 , a sensing system according to an embodiment of the present application may include a sensing module 10 . The sensing module 10 may be provided in plurality, and each of the plurality of sensing modules 10 may include an acceleration sensor and a gyro sensor.

복수의 상기 센싱 모듈(10)은 상기 철도 레일에 설치되고, 상기 가속도 센서 및 상기 자이로 센서를 이용하여, 상기 철도 레일의 변형 값을 측정할 수 있다. 즉, 상기 복수의 상기 센싱 모듈(10)은, 상기 가속도 센서 및 상기 자이로 센서를 이용하여, 상기 철도 레일의 처짐 각도를 측정할 수 있다. The plurality of sensing modules 10 are installed on the railway rail, and may measure deformation values of the railway rail using the acceleration sensor and the gyro sensor. That is, the plurality of sensing modules 10 may measure deflection angles of the railway rails using the acceleration sensor and the gyro sensor.

구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 철도 레일(30)은, 제1 폭을 갖는 하부 바디(bottom body), 상기 하부 바디에서 위로 연장하고 상기 제1 폭보다 좁은 제2 폭을 갖는 중간 바디(intermediate body), 및 상기 중간 바디와 연결되고 상기 제2 폭보다 넓은 제3 폭을 갖는 상부 바디(top body)를 포함할 수 있다. 이 경우, 복수의 상기 센싱 모듈(10)은 상기 하부 바디 및 상기 상부 바디 사이의 상기 중간 바디의 측벽 상에 설치될 수 있다. 상기 하부 바디, 상기 중간 바디, 및 상기 상부 바디는 일체(one body)로 구성될 수 있다. Specifically, as shown in FIG. 2, the railway rail 30 includes a bottom body having a first width, and a middle body extending upward from the bottom body and having a second width narrower than the first width. It may include an intermediate body, and an upper body connected to the intermediate body and having a third width wider than the second width. In this case, the plurality of sensing modules 10 may be installed on the sidewall of the middle body between the lower body and the upper body. The lower body, the middle body, and the upper body may be configured as one body.

상기 철도 레일은 지면과 실질적으로(substantially) 평행한 제1 방향으로 연장할 수 있고, 상기 제1 방향으로 연장되는 상기 철도 레일에, 복수의 상기 센싱 모듈(10)이 일정한 기준 거리로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 또는, 복수의 상기 센싱 모듈(10)은 사용자의 요구에 따라서 임의적인 거리로 서로 이격되어 배치될 수 있다. The railway rail may extend in a first direction substantially parallel to the ground, and the plurality of sensing modules 10 are spaced apart from each other at a predetermined reference distance on the railway rail extending in the first direction. can be placed. Alternatively, the plurality of sensing modules 10 may be spaced apart from each other at an arbitrary distance according to a user's request.

다시 말하면, 복수의 상기 센싱 모듈(10) 사이의 거리는 본 출원의 기술적 사상에서 제한이 없다. In other words, the distance between the plurality of sensing modules 10 is not limited in the spirit of the present application.

상술된 바와 같이, 상기 가속도 센서 및 상기 자이로 센서를 이용하여, 상기 센싱 모듈(10)은 상기 철도 레일의 변형 값을 측정할 수 있고, 사용자는 사용자 단말기(20)를 이용하여, 상기 센싱 모듈(10)에서 측정되는 상기 철도 레일의 변형 값을 용이하게 확인 및 체크할 수 있다. As described above, by using the acceleration sensor and the gyro sensor, the sensing module 10 can measure the deformation value of the railway rail, and the user uses the user terminal 20 to measure the sensing module ( It is possible to easily check and check the deformation value of the railroad rail measured in 10).

다시 말하면, 상기 사용자는, 복수의 상기 센싱 모듈(10)을 상기 철도 레일에 서로 이격시켜 설치한 이후, 상기 사용자 단말기(20)를 이용하여, 복수의 상기 센싱 모듈(10)로부터 전달되는 상기 철도 레일의 변형 값, 즉 처짐각 및 처짐 여부를 용이하게 실시간으로 확인할 수 있다. 이를 위해, 복수의 상기 센싱 모듈(10) 각각은, 상기 자이로 센서 및 상기 가속도 센서 외에, 통신 모듈을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 센싱 모듈(10)에 포함된 통신 모듈은, 근거리 통신 모듈(예를 들어, 블루투스, zigbee, 무선 랜, IrDA 등), 또는 RF 통신 모듈일 수 있다. In other words, after the user installs the plurality of sensing modules 10 spaced apart from each other on the railroad rail, the user terminal 20 is used to transmit the railroad transmitted from the plurality of sensing modules 10. The deformation value of the rail, that is, the angle of deflection and whether or not it deflects, can be easily checked in real time. To this end, each of the plurality of sensing modules 10 may further include a communication module in addition to the gyro sensor and the acceleration sensor. For example, the communication module included in the sensing module 10 may be a short-distance communication module (eg, Bluetooth, zigbee, wireless LAN, IrDA, etc.) or an RF communication module.

이에 따라, 상기 철도 레일의 변형 여부를 확인하는 시간이 단축될 수 있고, 상기 철도 레일의 변형 값 및 변형 여부가 실시간으로 확인될 수 있다. 또한, 상기 센싱 모듈(10)은 상기 자이로 센서 및 상기 가속도 센서를 이용하여 상기 철도 레일의 변형 값 및 변형 여부를 센싱하여, 센싱의 신뢰성 및 정확도가 향상되는 것은 물론, 복수의 상기 센싱 모듈(10)을 포함하는 상기 센싱 시스템의 구성에 대한 비용이 절감될 수 있다. Accordingly, the time for checking whether the railroad rail is deformed can be shortened, and the deformation value and whether or not the railroad rail is deformed can be checked in real time. In addition, the sensing module 10 uses the gyro sensor and the acceleration sensor to sense the deformation value and whether or not the railway rail is deformed, thereby improving the reliability and accuracy of the sensing, as well as improving the plurality of sensing modules 10 ) The cost of the configuration of the sensing system including the can be reduced.

또한, 도 1에는 하나의 상기 사용자 단말기(20)로 상기 철도 레일의 변형 값이 전송되는 것을 도시되었으나, 이에 한정되지 않고, 복수의 상기 사용자 단말기(20)로 동시에 상기 철도 레일의 변형 값이 전송될 수 있고, 이에 따라 다수의 사용자가 상기 철도 레일의 변형 값을 용이하게 확인할 수 있다. In addition, although it is shown in FIG. 1 that the deformation value of the railway rail is transmitted to one user terminal 20, it is not limited thereto, and the deformation value of the railway rail is simultaneously transmitted to a plurality of the user terminals 20. Accordingly, a plurality of users can easily check the deformation value of the railroad rail.

또한, 상기 철도 레일의 변형 값은 상술된 바와 같이 일정한 주기로 실시간 확인될 수 있고, 상기 철도 레일의 변형 값은 측정 시간과 매칭되어 상기 사용자 단말기(20) 또는, 통합 서버에 저장될 수 있다. 또한, 상기 사용자는 변형 값 및 변형 여부를 측정하는 상기 철도 레일이 설치된 주변 환경, 상기 철도 레일의 주변에 공사가 진행 중인 경우 공사 정보(예를 들어, 진동의 크기, 공사장과 상기 철도 레일 사이의 거리), 날씨 정보 등을 상기 철도 레일의 변형 값과 함께 매칭시켜 저장할 수 있다. In addition, as described above, the deformation value of the railway rail may be checked in real time at regular intervals, and the deformation value of the railway rail may be matched with a measurement time and stored in the user terminal 20 or an integrated server. In addition, the user is provided with the surrounding environment in which the railway rail is installed to measure the deformation value and whether or not the deformation is present, and construction information (eg, size of vibration, between the construction site and the railway rail) when construction is in progress around the railway rail. distance), weather information, etc. may be matched and stored together with the deformation value of the railroad rail.

이에 따라, 상기 철도 레일의 변형 값 및 변형 여부에 대한 데이터 베이스가 구축될 수 있고, 구축된 상기 데이터 베이스의 통계적 정보를 활용하여, 철도 레일의 변형을 최소화시키는 솔루션 및 철도 레일의 변형을 예측하는 알고리즘이 도출될 수 있다. Accordingly, a database for the deformation value and deformation of the railway rail can be built, and a solution for minimizing the deformation of the railway rail and predicting the deformation of the railway rail using the statistical information of the built database Algorithms can be derived.

이하, 본 출원의 실시 예에 따른 센싱 시스템에 포함된 센싱 모듈의 가속도 센서 및 자이로 센서를 이용한 상기 철도 레일의 변형 값을 측정하는 구체적인 방법이, 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명된다. Hereinafter, a specific method of measuring a deformation value of the railroad rail using an acceleration sensor and a gyro sensor of a sensing module included in a sensing system according to an embodiment of the present application will be described with reference to FIGS. 3 to 5 .

도 3 및 도 4는 본 출원의 실시 예에 따른 센싱 시스템에 포함된 가속도 센서 및 자이로 센서를 설명하기 위한 도면들이고, 도 5는 본 출원의 실시 예에 따른 센싱 시스템을 이용한 철도 레일의 변형 값을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 출원의 실시 예에 따른 센싱 시스템에 포함된 센싱 모듈의 가속도 센서 및 자이로 센서 조합에 따른 기술적 효과를 설명하기 위한 그래프이다. 3 and 4 are diagrams for explaining an acceleration sensor and a gyro sensor included in a sensing system according to an embodiment of the present application, and FIG. 5 shows a deformation value of a railroad rail using a sensing system according to an embodiment of the present application. 6 is a graph for explaining a technical effect according to a combination of an acceleration sensor and a gyro sensor of a sensing module included in a sensing system according to an embodiment of the present application.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 출원의 실시 예에 따른 센싱 시스템에 포함된 상기 센싱 모듈(10)은, 상기 가속도 센서(110) 및 상기 자이로 센서(120)를 포함할 수 있다. 3 to 6 , the sensing module 10 included in the sensing system according to the embodiment of the present application may include the acceleration sensor 110 and the gyro sensor 120.

상기 가속도 센서(110)는, 상기 철도 레일이 연장하는 제1 방향, 상기 제1 방향에 직각인 제2 방향, 및 상기 제1 및 제2 방향에 직각인 제3 방향에 대해서 기울어짐을 측정할 수 있다. 상기 제1 방향은 도 3 및 도 4에서 +X 축 및 -X축 일 수 있고, 상기 제2 방향은 도 3 및 도 4에서 +Y 축 및 -Y축 일 수 있고, 제3 방향은 도 3 및 도 4에서 +Z 축 및 -Z축일 수 있다. The acceleration sensor 110 may measure inclination in a first direction in which the railway rail extends, in a second direction perpendicular to the first direction, and in a third direction perpendicular to the first and second directions. there is. The first direction may be the +X axis and the -X axis in FIGS. 3 and 4, the second direction may be the +Y axis and the -Y axis in FIGS. 3 and 4, and the third direction may be the and +Z axis and -Z axis in FIG. 4 .

상기 가속도 센서(110)가 측정하는 가속도는 시간에 대한 속도의 변화로, 도 4에 도시된 것과 같이, 중력 가속도(g)가 상술된 3개의 축(상기 제1 축, 상기 제2 축, 및 상기 제3 축)에 영향을 주는 것을 측정하여 기울어짐이 측정될 수 있다. 즉, 상기 가속도 센서(110)는 정적인 상태(static state)에서 높은 신뢰성으로 기울어짐을 측정할 수 있다. 다만, 상기 가속도 센서(110)는 동적인 상태(dynamic state)에서 측정 값이 변형되어 오차가 발생하는 문제가 있다. The acceleration measured by the acceleration sensor 110 is a change in speed with respect to time, and as shown in FIG. 4, the gravitational acceleration g is the three axes (the first axis, the second axis, and Tilt can be measured by measuring what affects the third axis). That is, the acceleration sensor 110 can measure inclination with high reliability in a static state. However, the acceleration sensor 110 has a problem in that a measured value is deformed in a dynamic state and an error occurs.

상기 자이로 센서(120)는 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 대해서 기울어짐을 측정할 수 있다. 다시 말하면, 도 3에서 +X 및 -X축 방향 그리고 +Y 및 -Y축 방향에 대해서 기울어짐을 측정할 수 있다. 상기 제1 방향은 상술된 바와 같이 상기 센싱 모듈(10)이 장착되는 상기 철도 레일이 연장하는 방향일 수 있고, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 직각이되 상기 철도 레일이 배치되는 지면과 실질적으로 평행한 방향이고, 상기 제3 방향은 상기 제1 방향과 직각이되 상기 철도 레일이 배치되는 지면에서 위로(upwardly) 연장하는 방향일 수 있다. 상술된 바와 같이, 상기 자이로 센서(120)는 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향으로 상기 철도 레일의 기울어짐을 측정할 수 있고, 이에 따라, 상기 자이로 센서(120)는 상기 철도 레일이 배치되는 지면(ground)과 평행한 방향으로 기울어짐을 측정할 수 있다. The gyro sensor 120 may measure inclination with respect to the first direction and the second direction. In other words, in FIG. 3, inclination can be measured in the +X and -X axis directions and the +Y and -Y axis directions. As described above, the first direction may be a direction in which the railway rail on which the sensing module 10 is mounted extends, and the second direction is perpendicular to the first direction but is perpendicular to the ground on which the railway rail is disposed. A substantially parallel direction, and the third direction may be a direction perpendicular to the first direction but extending upwardly from the ground where the railroad rail is disposed. As described above, the gyro sensor 120 may measure the inclination of the railroad rail in the first direction and the second direction, and accordingly, the gyro sensor 120 may measure the inclination of the railroad rail on the ground where the railroad rail is disposed. Inclination can be measured in a direction parallel to the ground.

상기 자이로 센서(120)는 가속도를 측정하여 움직임의 물리량을 측정하여, 기울어진 각도를 측정하는 과정에서, 적분 계산 값에 의한 오차 누적이 발생할 수 있다. 즉, 상기 자이로 센서(120)는, 상기 자이로 센서(120)가 구비된 대상물이 움직인 동적인 상태에서는 높은 신뢰성으로 기울어짐을 측정할 수 있지만, 상기 대상물이 고정된 정적인 상태에서는 적분 오차가 발생하는 문제가 있다. The gyro sensor 120 may accumulate an error due to an integral calculation value in a process of measuring an inclination angle by measuring a physical quantity of motion by measuring acceleration. That is, the gyro sensor 120 can measure inclination with high reliability in a dynamic state in which the object equipped with the gyro sensor 120 moves, but an integration error occurs in a static state in which the object is fixed. There is a problem with

상술된 바와 같이, 상기 가속도 센서(110)는 상기 센싱 모듈(10)이 정적인 상태에서 측정 값이 높은 신뢰성을 갖지만 상기 센싱 모듈(10)이 동적인 상태에서는 오차가 발생할 수 있고, 이와 달리, 상기 자이로 센서(120)는 상기 센싱 모듈(10)이 동적인 상태에서는 측정 값이 높은 신뢰성을 갖지만 상기 센싱 모듈(10)이 정적인 상태에서는 오차가 발생할 수 있다. 다시 말하면, 상기 가속도 센서(110)는 매 순간순간 측정 값의 신뢰도 및 정확도는 낮지만, 평균적인 측정 값의 신뢰도 및 정확도는 높으며, 이와 달리 상기 자이로 센서(120)는 매 순간순간 측정 값의 신뢰도 및 정확도는 높지만, 평균적인 측정 값의 신뢰도 및 정확도는 낮을 수 있다. As described above, the acceleration sensor 110 has high reliability in measured values when the sensing module 10 is in a static state, but errors may occur when the sensing module 10 is in a dynamic state. The gyro sensor 120 has high reliability in measured values when the sensing module 10 is in a dynamic state, but errors may occur when the sensing module 10 is in a static state. In other words, the acceleration sensor 110 has low reliability and accuracy of measured values at every moment, but high reliability and accuracy of average measured values, whereas the gyro sensor 120 has high reliability at every moment. and accuracy may be high, but the reliability and accuracy of the average measured value may be low.

즉, 도 6에 도시된 것과 같이, 상기 가속도 센서(110)는, 정적인 상태일수록, 즉 측정 주기가 길어 주파수 값이 낮을수록, 높은 정확도를 가질 수 있고, 상기 자이로 센서(120)는, 동적인 상태일수록, 즉 측정 주기가 짧아 주파수 값이 높을수록 높은 정확도를 가질 수 있다. 이에 따라, 본 출원의 실시 예에 따르면, 상기 센싱 모듈(10)은, 상기 가속도 센서(110) 및 상기 자이로 센서(120)의 상술된 특성을 반영하여, 상기 가속도 센서(110)의 측정 값 및 상기 자이로 센서(120)의 측정 값을 조합하여, 상기 철도 레일의 변형 값을 계산할 수 있다. 구체적으로, 상대적으로 높은 주파수 조건에서는 상기 자이로 센서(120)의 측정 값에 높은 비중을 두고, 상대적으로 낮은 주파수 조건에서는 상기 가속도 센서(110)의 측정 값이 높은 비중을 두는 방식으로, 상기 가속도 센서(110)의 측정 값과 상기 자이로 센서(120)의 측정 값을 조합할 수 있다. 이에 따라, 본 출원의 실시 예에 따른 센서 시스템으로 측정된 상기 철도 레일의 변형 값이 높은 정확도 및 신뢰도를 가질 수 있다. That is, as shown in FIG. 6 , the acceleration sensor 110 may have high accuracy when it is in a static state, that is, when the frequency value is low as the measurement period is long, and the gyro sensor 120 may have dynamic The higher the frequency value, the shorter the measurement period, the higher the accuracy. Accordingly, according to an embodiment of the present application, the sensing module 10 reflects the above-described characteristics of the acceleration sensor 110 and the gyro sensor 120, and measures the measured values of the acceleration sensor 110 and The deformation value of the railway rail may be calculated by combining the measured values of the gyro sensor 120 . Specifically, in a relatively high frequency condition, a high weight is placed on the measured value of the gyro sensor 120, and under a relatively low frequency condition, a high weight is placed on the measured value of the acceleration sensor 110. The acceleration sensor The measured value of 110 and the measured value of the gyro sensor 120 may be combined. Accordingly, the deformation value of the railroad rail measured by the sensor system according to the embodiment of the present application can have high accuracy and reliability.

보다 구체적으로, 본 출원의 실시 예에 따른 센서 시스템은, 아래의 <수학식 1>과 같이, 상기 철도 레일의 변형 값 θn을 계산할 수 있다. More specifically, the sensor system according to an embodiment of the present application may calculate the deformation value θ n of the railroad rail as shown in Equation 1 below.

<수학식 1><Equation 1>

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 <수학식 1>에서, θg는 상기 자이로 센서(120)에 의해 측정된 기울기 값이고, θa는 상기 가속도 센서(110)에 의해 측정된 기울기 값이고, θn-1은 이전(以前) 주기에서 측정된 상기 철도 레일의 변형 값이고, t는 현재 시간이고, Δt는 현재 시간과 이후 시간의 시간 간격일 수 있다. In Equation 1, θ g is the inclination value measured by the gyro sensor 120, θ a is the inclination value measured by the acceleration sensor 110, and θ n−1 is the previous (以前) ) is the deformation value of the railway rail measured in period, t is the current time, and Δt may be the time interval between the current time and the next time.

상술된 바와 같이, 상기 철도 레일의 변형 값은, 상기 가속도 센서(110) 및 상기 자이로 센서(120)의 측정 값의 동시에 이용하여 도출될 수 있다. 이 경우, 상기 철도 레일의 변형 값 θn은, 도 5에 도시된 것과 같이, 변형 전 상기 철도 레일의 고유의 연장 방향(12)과 변형된 상기 철도 레일의 연장 방향(14) 사이의 각도로 정의될 수 있다. As described above, the deformation value of the railway rail may be derived by simultaneously using measurement values of the acceleration sensor 110 and the gyro sensor 120 . In this case, as shown in FIG. 5, the deformation value θ n of the railroad rail is the angle between the original extension direction 12 of the railroad rail before deformation and the extension direction 14 of the deformed railroad rail. can be defined

본 출원의 실시 예에 따른 상기 센서 모듈(10)은 상기 가속도 센서(110)의 측정 값 및 상기 자이로 센서(120)의 측정 값을 조합하여, 상기 철도 레일의 변형 값을 계산할 수 있고, 상기 가속도 센서(110) 및 상기 자이로 센서(120)의 고유의 특성이 기반하여, 높은 정확도 및 신뢰도를 갖도록, 상기 철도 레일의 변형 값을 계산할 수 있다. The sensor module 10 according to an embodiment of the present application may calculate a deformation value of the railway rail by combining a measurement value of the acceleration sensor 110 and a measurement value of the gyro sensor 120, and may calculate the acceleration Based on the unique characteristics of the sensor 110 and the gyro sensor 120, the deformation value of the railway rail can be calculated with high accuracy and reliability.

이하, 본 출원의 실시 예에 따른 센싱 시스템에 포함된 센싱 모듈의 노이즈 제거 필터가 도 7을 참조하여 설명되고, 노이즈 제거 결과의 실험 예가 도 8 및 도 9를 참조하여 설명된다. Hereinafter, a noise removal filter of a sensing module included in a sensing system according to an embodiment of the present application will be described with reference to FIG. 7 , and experimental examples of noise removal results will be described with reference to FIGS. 8 and 9 .

도 7은 본 출원의 실시 예에 따른 센싱 시스템에 포함된 센싱 모듈의 노이즈 제거 과정을 설명하기 위한 도면이다. 7 is a diagram for explaining a noise removal process of a sensing module included in a sensing system according to an embodiment of the present application.

도 7을 참조하면, 상기 센싱 모듈(10)의 설치되는 상기 철도 레일의 처짐 각도가 미세한 경우, 상기 가속도 센서(110) 및 상기 자이로 센서(120)의 측정 값들을 이용하여 계산한 상기 센싱 모듈(10)의 상기 철도 레일의 변형 값에 대한 노이즈 제거가 필요할 수 있다. Referring to FIG. 7 , when the deflection angle of the railway rail on which the sensing module 10 is installed is minute, the sensing module calculated using measured values of the acceleration sensor 110 and the gyro sensor 120 ( 10) may require noise removal for the deformation value of the railway rail.

이에 따라, 상기 센싱 모듈(10)은 상기 가속도 센서(110) 및 상기 자이로 센서(120)의 측정 값들을 이용하여 계산한 상기 철도 레일의 변형 값에서 노이즈를 제거하기 위한 노이즈 제거 필터를 포함할 수 있다. Accordingly, the sensing module 10 may include a noise removal filter for removing noise from the deformation value of the railroad rail calculated using the measurement values of the acceleration sensor 110 and the gyro sensor 120. there is.

일 실시 예에 따르면, 상기 노이즈 제거 필터는 Adaptive Line Enhancer일 수 있고, 도 7에 도시된 것과 같이 구성될 수 있다. According to one embodiment, the noise removal filter may be an adaptive line enhancer and may be configured as shown in FIG. 7 .

상기 Adaptive Line Enhancer는 FIR(Finite Impulse Response) 디지털 필터를 기본으로 적응필터 알고리즘을 적용한 것으로, The Adaptive Line Enhancer applies an adaptive filter algorithm based on a Finite Impulse Response (FIR) digital filter.

도 7에서 잡음이 개입되거나 그 동특성이 미지인 입력 신호를 d(n)이고, 이때 step만큼의 지연된 신호를 적응 필터의 입력으로 공급할 수 있다. 적응 필터의 계수는 LMS(Least Mean Square) 알고리즘이라고 불리우는 적응알고리즘에 의해 매 계산 스텝마다 갱신되어 가변하며, 아래의 <수학식 2>와 같이 표시될 수 있고, 적응필터 갱신식은 <수학식 3>과 같이 표현될 수 있다. In FIG. 7, d(n) is an input signal of which noise is involved or whose dynamic characteristics are unknown, and at this time, a delayed signal as much as step can be supplied to the input of the adaptive filter. The coefficients of the adaptive filter are updated and varied at every calculation step by an adaptation algorithm called the LMS (Least Mean Square) algorithm, and can be expressed as in <Equation 2> below, and the adaptive filter update equation is <Equation 3> can be expressed as

<수학식 2>에서 x(n) = zd(n) = d(n-Δ)이고, <수학식 3>에서 μ는 수렴계수이다. In <Equation 2>, x(n) = z d(n) = d(n-Δ), and μ in <Equation 3> is a convergence coefficient.

<수학식 2><Equation 2>

Figure pat00003
Figure pat00003

<수학식 3><Equation 3>

Figure pat00004
Figure pat00004

이하, Adaptive Line Enhancer를 이용한 노이즈 제거 결과의 구체적인 실험 예가 도 8 및 도 9를 참조하여 설명된다. Hereinafter, specific experimental examples of noise removal results using the Adaptive Line Enhancer will be described with reference to FIGS. 8 and 9 .

도 8은 본 출원의 실험 예에서 Adaptive Line Enhancer가 적용되지 않은 결과 값을 도시한 그래프이고, 도 9는 본 출원의 실험 예에서 Adaptive Line Enhancer가 적용된 결과 값을 도시한 그래프이다. 8 is a graph showing result values to which Adaptive Line Enhancer is not applied in an experimental example of the present application, and FIG. 9 is a graph showing result values to which Adaptive Line Enhancer is applied in an experimental example of the present application.

도 8 및 도 9를 참조하면, 아래의 <표 1>과 같은 조건에서, Adaptive Line Enhancer를 적용하여 노이즈 제거 효과를 측정하였다. Referring to FIGS. 8 and 9 , under the conditions shown in Table 1 below, the noise removal effect was measured by applying the Adaptive Line Enhancer.

항목item 주요 수치key figures 비고note 샘플링 TimeSampling Time 2[kHz]2 [kHz] 0.5[ms]0.5 [ms] 제어필터 차수Control filter order 32차32nd 수렴계수convergence coefficient 0.0010.001 DelayDelay 1616 제어필터 1/2Control filter 1/2 실행 시간run-time 8000step8000 steps 4[sec]4[sec] Input Signal AmplitudeInput Signal Amplitude 0.5[V]0.5[V] 신호 레벨signal level Input Signal NoiseInput Signal Noise 0.5[Hz]0.5[Hz] 궤도 진동 주파수orbital oscillation frequency Noise AmplitudeNoise Amplitude 0.15[V]0.15[V] S/N Ratio 15%S/N Ratio 15% Noise CharteristicNoise Charteristic Gaussian DistrubutionGaussian Disturbance white noisewhite noise

도 8에 도시된 것과 같이, Adaptive Line Enhancer를 적용하지 않은 경우, 다수의 노이즈가 섞인 것을 확인할 수 있다. 반면, 도 9에 도시된 것과 같이 Adaptive Line Enhancer를 적용한 경우, 노이즈 성분이 제거된 것을 확인할 수 있으며, 상기 철도 레일의 변형 값의 주기적인 측정 데이터 결과 값에 Adaptive Line Enhancer를 적용하여 노이즈를 제거하고, 높은 신뢰성 및 정확도를 갖는 결과 값을 도출할 수 있음을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 8 , when Adaptive Line Enhancer is not applied, it can be confirmed that a plurality of noises are mixed. On the other hand, when the Adaptive Line Enhancer is applied as shown in FIG. 9, it can be confirmed that the noise component is removed, and the noise is removed by applying the Adaptive Line Enhancer to the periodic measurement data result value of the deformation value of the railway rail, , it can be confirmed that result values with high reliability and accuracy can be derived.

이하, 상술된 본 출원의 실시 예에 따른 센싱 모듈을 철도 레일에 장착하기 위한 컨테이너의 구조가 도 10 내지 도 14를 참조하여 설명된다. Hereinafter, the structure of a container for mounting the sensing module according to an embodiment of the present application described above on a railroad rail will be described with reference to FIGS. 10 to 14 .

도 10은 본 출원의 실시 예에 따른 센싱 시스템의 컨테이너가 철도 레일에 장착된 상태를 도시한 사시도이고, 도 11은 본 출원의 실시 예에 따른 센싱 시스템의 컨테이너의 바디부의 외면 도시한 사시도이고, 도 12는 본 출원의 실시 예에 따른 센싱 시스템의 컨테이너의 바디부의 단면도이고, 도 13은 본 출원의 실시 예에 따른 센싱 시스템의 컨테이너의 바디부의 내면을 표시한 사시도이고, 도 14는 본 출원의 실시 예에 따른 센싱 시스템의 컨테이너의 캡부를 도시한 사시도이다. 10 is a perspective view showing a state in which a container of a sensing system according to an embodiment of the present application is mounted on a railroad rail, and FIG. 11 is a perspective view of an outer surface of a body portion of a container of a sensing system according to an embodiment of the present application, 12 is a cross-sectional view of a body of a container of a sensing system according to an embodiment of the present application, FIG. 13 is a perspective view showing an inner surface of a body of a container of a sensing system according to an embodiment of the present application, and FIG. It is a perspective view showing the cap of the container of the sensing system according to the embodiment.

도 10 내지 도 14를 참조하면, 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명된 센싱 모듈(10)은 컨테이터(200) 내에 배치되며, 상기 센싱 모듈(10)이 내부에 배치된 컨테이너(200)가 철도 레일(30)에 장착될 수 있다. 10 to 14, the sensing module 10 described with reference to FIGS. 1 to 9 is disposed in a container 200, and the container 200 in which the sensing module 10 is disposed is It can be mounted on a railway rail (30).

상기 컨테이너(200)는 바디부(202) 및 상기 바디부(202)를 덮는 캡부(204)를 포함할 수 있고, 상기 바디부(202) 내에 제공되는 빈 공간(empty space)에 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명된 상기 센싱 모듈(10)이 배치될 수 있다. The container 200 may include a body portion 202 and a cap portion 204 covering the body portion 202, and may include an empty space provided in the body portion 202 as shown in FIGS. The sensing module 10 described with reference to 9 may be disposed.

구체적으로, 상기 철도 레일(30)은, 제1 폭을 갖는 하부 바디(bottom body), 상기 하부 바디에서 위로 연장하고 상기 제1 폭보다 좁은 제2 폭을 갖는 중간 바디(intermediate body), 및 상기 중간 바디와 연결되고 상기 제2 폭보다 넓은 제3 폭을 갖는 상부 바디(top body)를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 컨테이너(200)는 상기 중간 바디의 측벽 상, 그리고 상기 하부 바디 및 상기 상부 바디 사이에 배치될 수 있다. Specifically, the railway rail 30 includes a bottom body having a first width, an intermediate body extending upward from the lower body and having a second width narrower than the first width, and the It may include a top body connected to the middle body and having a third width wider than the second width. In this case, the container 200 may be disposed on the sidewall of the middle body and between the lower body and the upper body.

상기 바디부(202)의 외면(210)은 도 10 및 도 11에 도시된 것과 같이, 만곡되고 굴곡된 형태를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 철도 레일(30)과 접하는 상기 바디부(202)의 상기 외면(210)의 표면 프로파일은, 연속적으로 제공되는 상기 철도 레일(30)의 상기 하부 바디의 상부면, 상기 중간 바디의 측벽, 및 상기 상부 바디의 하부면의 표면 프로파일에 대응할 수 있다. 이에 따라, 상기 컨테이너(200)가 상기 철도 레일(30)에 안정적으로 장착될 수 있다. As shown in FIGS. 10 and 11 , the outer surface 210 of the body part 202 may have a curved and bent shape. Specifically, the surface profile of the outer surface 210 of the body portion 202 in contact with the railway rail 30 is the upper surface of the lower body of the continuously provided railway rail 30, the intermediate body It may correspond to the surface profile of the side wall and the lower surface of the upper body. Accordingly, the container 200 can be stably mounted on the railroad rail 30 .

상기 바디부(202)의 상기 외면(210) 상에 장착부(220, 222, 224)가 제공될 수 있다. 상기 장착부(220, 222, 224)는, 상기 바디부(202)의 상기 외면(210) 상에 복수로 제공될 수 있다. Mounting parts 220 , 222 , and 224 may be provided on the outer surface 210 of the body part 202 . The mounting parts 220 , 222 , and 224 may be provided in plurality on the outer surface 210 of the body part 202 .

상기 장착부(220, 222, 224)는, 자석부(220), 로드부(222), 및 체결부(224)를 포함할 수 있다. The mounting parts 220 , 222 , and 224 may include a magnet part 220 , a rod part 222 , and a fastening part 224 .

상기 자석부(220)는 예를 들어 네오디늄 자석일 수 있고, 상기 자석부(220)는 상기 바디부(202)의 상기 외면(210) 상에 배치될 수 있다. 또한, 상기 자석부(220) 내부에 관통홀이 제공될 수 있다. 상기 관통홀은 제1 폭을 갖는 상단 및 상기 제1 폭보다 좁은 제2 폭을 갖는 하단을 포함할 수 있고, 상기 관통홀의 하단이 상기 바디부(202)의 상기 외면(210)과 접촉하도록 상기 자석부(220)가 상기 바디부(202)의 상기 외면(210) 상에 배치될 수 있다. 즉, 상대적으로 넓은 제1 폭을 갖는 상단이 외부에 배치되고, 상대적으로 좁은 제2 폭을 갖는 하단이 상기 바디부(202)의 상기 외면(210)과 접촉되도록, 상기 자석부(220)가 배치될 수 있다. The magnet part 220 may be, for example, a neodymium magnet, and the magnet part 220 may be disposed on the outer surface 210 of the body part 202 . In addition, a through hole may be provided inside the magnet part 220 . The through hole may include an upper end having a first width and a lower end having a second width narrower than the first width, and the lower end of the through hole may contact the outer surface 210 of the body portion 202 . A magnet part 220 may be disposed on the outer surface 210 of the body part 202 . That is, the magnet part 220 has an upper end having a relatively wide first width disposed outside and a lower end having a relatively narrow second width being in contact with the outer surface 210 of the body part 202 . can be placed.

또한, 일 실시 예에 따르면, 상기 관통홀의 상단에서 하단으로 갈수록 폭이 점차적으로 감소되는 영영이 제공될 수 있다. Also, according to an embodiment, an area having a width gradually decreasing from an upper end to a lower end of the through hole may be provided.

상기 로드부(222)는 상기 자석부(220)의 상기 관통홀 및 상기 바디부(202)를 통시에 관통하여, 상기 바디부(202)의 내면에 상에 제공되는 체결부(224)와 결합할 수 있다. 이에 따라, 상기 자석부(220)가 상기 바디부(202)에 고정 결합될 수 있다. 구체적으로, 상기 로드부(222)의 폭은 상기 자석부(220)의 상기 관통홀의 폭과 대응될 수 있다. 다시 말하면, 상기 로드부(222)는 상단은 상기 관통홀의 상단에 대응하는 폭을 갖고, 상기 관통홀의 상단에서 하단으로 갈수록 폭이 점차적으로 감소됨에 따라서 상기 로드부(222) 역시 상단에서 하단으 로갈수록 폭이 점차적으로 감소되며, 상기 로드부(222)의 하단은 상기 관통홀의 하단에 대응하는 폭을 가질 수 있다. 즉, 상기 로드부(222)의 상단은 상대적으로 넓은 폭을 갖고, 상기 로드부(222)의 하단은 상대적으로 좁은 폭을 가질 수 있다. 이로 따라, 상기 자석부(220)가 상기 바디부(202)의 상기 외면(210) 상에 배치된 상태에서, 상기 자석부(220)의 상기 관통홀을 통해 상기 로드부(222)를 삽입하고 상기 체결부(224)로 고정하는 간소한 방법으로, 상기 자석부(220)는 상기 로드부(222)에 의해 상기 바디부(202)의 상기 외면(210) 상에 용이하게 그리고 안정적으로 고정 및 체결될 수 있고, 이로 인해, 내부에 센싱 모듈에 배치된 상기 컨테이너(200)는 상기 철도 레일(30)에 용이하게 탈부착될 수 있고, 장착된 상태에서 안정적으로 체결된 상태를 유지할 수 있다. The rod part 222 passes through the through hole of the magnet part 220 and the body part 202 at the same time, and is coupled with the fastening part 224 provided on the inner surface of the body part 202. can do. Accordingly, the magnet part 220 may be fixedly coupled to the body part 202 . Specifically, the width of the rod part 222 may correspond to the width of the through hole of the magnet part 220 . In other words, the top of the rod part 222 has a width corresponding to the top of the through hole, and as the width gradually decreases from the top to the bottom of the through hole, the rod part 222 also moves from the top to the bottom. The width gradually decreases, and the lower end of the rod part 222 may have a width corresponding to the lower end of the through hole. That is, an upper end of the rod part 222 may have a relatively wide width, and a lower end of the rod part 222 may have a relatively narrow width. Accordingly, in a state where the magnet part 220 is disposed on the outer surface 210 of the body part 202, the rod part 222 is inserted through the through hole of the magnet part 220 and As a simple method of fixing with the fastening part 224, the magnet part 220 is easily and stably fixed on the outer surface 210 of the body part 202 by the rod part 222 and Due to this, the container 200 disposed in the sensing module inside can be easily attached to and detached from the railway rail 30, and can maintain a stable fastened state in a mounted state.

상기 바디부(202)의 내면 상에 돌출된 보스 및 립 구조의 제1 체결부(232)가 제공될 수 있고, 상기 캡부(204)의 내면 상에 돌출된 제2 체결부(234)가 제공될 수 있다. 상기 제1 체결부(232)는 홈을 포함할 수 있고, 상기 제1 체결부(232)의 홈에 상기 제2 체결부(234)가 삽입 고정되어, 상기 캡부(204)가 상기 바디부(202)에 용이하게 결합될 수 있다. A first fastening part 232 having a boss and lip structure protruding on the inner surface of the body part 202 may be provided, and a second fastening part 234 protruding on the inner surface of the cap part 204 is provided It can be. The first fastening part 232 may include a groove, and the second fastening part 234 is inserted and fixed into the groove of the first fastening part 232, so that the cap part 204 is the body part ( 202) can be easily coupled.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.In the above, the present invention has been described in detail using preferred embodiments, but the scope of the present invention is not limited to specific embodiments, and should be interpreted according to the appended claims. In addition, those skilled in the art should understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.

10: 센싱 모듈
20: 사용자 단말기
30: 철도 레일
110: 가속도 센서
120: 자이로 센서
200: 컨테이너
202: 바디부
204: 캡부
220: 자석부
222: 로드부
224: 체결부
10: sensing module
20: user terminal
30: railway rail
110: acceleration sensor
120: gyro sensor
200: container
202: body part
204: cap part
220: magnet part
222: loading part
224: fastening part

Claims (7)

제1 방향으로 연장하는 철도 레일에 장착되어 상기 철도 레일의 변형 값을 측정하는 센싱 시스템에 있어서,
상기 센싱 시스템은,
상기 철도 레일이 연장하는 상기 제1 방향, 상기 제1 방향에 직각인 제2 방향, 상기 제1 및 제2 방향에 직각인 제3 방향에 대해서 기울어짐을 측정하는 가속도 센서; 및
상기 철도 레일이 배치되는 지면과 평행한 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 대해서 기울어짐을 측정하는 자이로 센서를 포함하는 센싱 시스템.
A sensing system mounted on a railroad rail extending in a first direction to measure a deformation value of the railroad rail,
The sensing system,
an acceleration sensor measuring inclination in the first direction in which the railroad rail extends, in a second direction perpendicular to the first direction, and in a third direction perpendicular to the first and second directions; and
Sensing system comprising a gyro sensor for measuring inclination with respect to the first direction and the second direction parallel to the ground on which the railway rail is disposed.
제1 항에 있어서,
상기 센싱 시스템은 주기적으로 상기 철도 레일의 변형 값을 측정하는 것을 포함하는 센싱 시스템.
According to claim 1,
The sensing system comprises periodically measuring the deformation value of the railroad rail.
제2 항에 있어서,
상기 철도 레일의 변형 값 θn은, 아래의 <수학식 1>로 계산되되,
<수학식 1>에서, θg는 상기 자이로 센서에 의해 측정된 기울기 값이고, θa는 상기 가속도 센서에 의해 측정된 기울기 값이고, θn-1은 이전(以前) 주기에서 측정된 상기 철도 레일의 변형 값이고, t는 현재 시간이고, Δt는 현재 시간과 이후 시간의 시간 간격인 것을 포함하는 센싱 시스템.
<수학식 1>
Figure pat00005

According to claim 2,
The deformation value θ n of the railway rail is calculated by Equation 1 below,
In Equation 1, θ g is the inclination value measured by the gyro sensor, θ a is the inclination value measured by the acceleration sensor, and θ n-1 is the railway measured in the previous cycle. wherein t is the current time, and Δt is the time interval between the current time and the next time.
<Equation 1>
Figure pat00005

제1 항에 있어서,
상기 철도 레일의 변형 값에서 노이즈를 제거하는 노이즈 제거 필터를 포함하는 센싱 시스템.

According to claim 1,
Sensing system comprising a noise removal filter for removing noise from the deformation value of the railway rail.

제4 항에 있어서,
상기 노이즈 제거 필터는, Adaptive Line Enhancer인 것을 포함하는 센싱 시스템.
According to claim 4,
The noise removal filter is a sensing system comprising an Adaptive Line Enhancer.
제1 항에 있어서,
사용자 단말기와 통신하여, 상기 철도 레일의 변형 값을 상기 사용자 단말기로 전송하는 통신 모듈을 더 포함하는 센싱 시스템.
According to claim 1,
The sensing system further includes a communication module that communicates with the user terminal and transmits the deformation value of the railway rail to the user terminal.
제1 항에 있어서,
상기 철도 레일은, 제1 폭을 갖는 하부 바디, 상기 하부 바디에서 위로 연장하고 상기 제1 폭보다 좁은 제2 폭을 갖는 중간 바디, 및 상기 중간 바디와 연결되고 상기 제2 폭보다 넓은 제3 폭을 갖는 상부 바디를 포함하고,
상기 센싱 시스템은, 복수의 센싱 모듈을 포함하고,
복수의 상기 센싱 모듈은, 상기 하부 바디 및 상기 상부 바디 사이의 상기 중간 바디의 측벽 상에 설치되고,
복수의 상기 센싱 모듈 각각은, 상기 가속도 센서 및 상기 자이로 센서를 포함하는 센싱 시스템.
According to claim 1,
The railway rail includes a lower body having a first width, an intermediate body extending upward from the lower body and having a second width narrower than the first width, and a third width connected to the intermediate body and wider than the second width. Including an upper body having,
The sensing system includes a plurality of sensing modules,
A plurality of the sensing modules are installed on a sidewall of the middle body between the lower body and the upper body,
Each of the plurality of sensing modules includes the acceleration sensor and the gyro sensor.
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