KR20230113977A

KR20230113977A - Method and system of diagnosing derailment of railway vehicle and diagnosing track

Info

Publication number: KR20230113977A
Application number: KR1020220009899A
Authority: KR
Inventors: 임준식; 임종순
Original assignee: 주식회사 글로비즈
Priority date: 2022-01-24
Filing date: 2022-01-24
Publication date: 2023-08-01
Also published as: DE102023101693A1

Abstract

Disclosed is a method for diagnosing derailment of a railway vehicle and diagnosing a track. The method includes the following steps of: enabling a wheel sensor module to detect data including the lateral acceleration and vertical acceleration of a wheel, and enabling a bogie sensor module to detect data including the lateral acceleration and vertical acceleration of a bogie; enabling a controller to determine whether derailment is imminent based on the lateral acceleration of the bogie and the lateral acceleration of the wheel; enabling the controller to determine whether derailment has occurred based on the vertical acceleration of the bogie and the vertical acceleration of the wheel; enabling the controller to decelerate the railway vehicle in reaction to the determination that the derailment is imminent; and enabling the controller to brake the railway vehicle in reaction to the determination that the derailment has occurred. A system including the controller configured to execute the method is also disclosed. Therefore, the present invention is capable of minimizing losses of lives and properties.

Description

Method and system for diagnosing derailment of a railway vehicle and diagnosing a track

본 발명은 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 방법 및 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휠 센서 모듈에서 측정한 휠의 가속도와 대차 센서 모듈에서 측정한 대차의 가속도에 기초하여 철도 차량의 탈선 임박 및/또는 탈선과 선로의 이상을 빠르고 정확하게 진단할 수 있는 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and system for diagnosing derailment of a railroad car and a track, and more particularly, based on the acceleration of a wheel measured by a wheel sensor module and the acceleration of a bogie measured by a bogie sensor module, A method and system capable of quickly and accurately diagnosing imminent derailment and/or derailment and line abnormality.

현재 철도 차량에 사용되는 부품들은 주기적으로 진단되고, 진단 시 이상이 발견된 경우 수리나 교체를 하고 있다. 그러나, 철도 시스템은 대량 수송 체계이므로 철도 시스템에서 사고가 발생하는 경우 대형 사고가 될 가능성이 높다. 이에 따라, 사고 예방 및 유지/보수 비용을 절감하기 위하여 주기적인 진단에서 상태 기반 유지 보수(Condition Based Maintenance; CBM) 체계를 도입해야 할 필요성이 커지고 있다. Currently, parts used in railway vehicles are periodically diagnosed, and when abnormalities are found during diagnosis, repair or replacement is performed. However, since the railway system is a mass transportation system, when an accident occurs in the railway system, it is highly likely to be a major accident. Accordingly, in order to prevent accidents and reduce maintenance/repair costs, there is a growing need to introduce a condition-based maintenance (CBM) system in periodic diagnosis.

철도 차량의 탈선은 인명 피해 및 유무형의 재산 피해가 매우 큰 대형 사고가 될 가능성이 매우 높다. 특히, 철도 차량의 탈선을 신속히 발견하지 못하면 그 피해가 급격히 커지게 된다. 그러나, 철도 차량의 구조 상 기관사 등 관계자가 탈선을 즉시 인지하여 대처하기가 어렵다. 예를 들어, 화물 기차 등에는 앞부분에 장애물과 탈선을 검출하는 장치가 장착되므로, 중간 부분이나 뒷부분에서 발생하는 탈선은 검출하기가 어렵다.The derailment of a railway vehicle is very likely to be a large-scale accident with great loss of life and tangible and intangible property damage. In particular, if the derailment of a railway vehicle is not detected promptly, the damage is rapidly increased. However, due to the structure of a railway vehicle, it is difficult for a person concerned such as an engineer to immediately recognize and deal with a derailment. For example, since a device for detecting obstacles and derailments is installed in the front part of a freight train, it is difficult to detect derailments occurring in the middle part or the rear part.

탈선은 인적 요인, 궤도 시설의 결함 또는 차량 장치의 결함에 의해 주로 발생한다. 그러나, 탈선 징후가 발생한 후 곧바로 탈선이 발생하는 특성으로 인하여, 탈선을 미리 예방하기가 매우 어렵다. Derailments are mainly caused by human factors, defects in track facilities or defects in vehicle equipment. However, it is very difficult to prevent derailment in advance due to the characteristic that derailment occurs immediately after a sign of derailment occurs.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.Matters described in this background art section are prepared to enhance understanding of the background of the invention, and may include matters that are not prior art already known to those skilled in the art to which this technique belongs.

본 발명의 실시 예는 휠의 가속도와 대차의 가속도에 기초하여 철도 차량의 탈선 임박 및/또는 탈선과 선로의 이상을 신속하고 정확하게 진단할 수 있는 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 방법 및 시스템을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is a method for diagnosing a railroad vehicle derailment and a track that can quickly and accurately diagnose a railroad vehicle derailment imminent and/or a railroad vehicle derailment and track abnormality based on wheel acceleration and bogie acceleration, and We want to provide a system.

본 발명의 실시 예에 따른 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 방법은 휠 센서 모듈에 의하여 휠의 횡방향 가속도 및 수직 방향 가속도와, 대차 센서 모듈에 의하여 대차의 횡방향 가속도 및 수직 방향 가속도를 포함하는 데이터를 검출하는 단계; 제어기에 의하여, 대차의 횡방향 가속도와 휠의 횡방향 가속도를 기초로 탈선 임박 여부를 판단하는 단계; 제어기에 의하여, 대차의 수직 방향 가속도와 휠의 수직 방향 가속도를 기초로 탈선 여부를 판단하는 단계; 탈선이 임박한 것으로 판단하는 것에 반응하여, 제어기에 의하여 철도 차량을 감속하는 단계; 그리고 탈선이 발생한 것으로 판단하는 것에 반응하여, 제어기에 의하여 철도 차량을 제동하는 단계를 포함할 수 있다. A method for diagnosing derailment of a railway vehicle and a track according to an embodiment of the present invention includes lateral acceleration and vertical acceleration of a wheel by a wheel sensor module, and lateral acceleration and vertical acceleration of a bogie by a bogie sensor module. Detecting data including; determining, by a controller, whether derailment is imminent based on the lateral acceleration of the bogie and the lateral acceleration of the wheels; Determining, by a controller, whether or not to derail based on the vertical acceleration of the bogie and the vertical acceleration of the wheels; in response to determining that derailment is imminent, decelerating the rolling stock by the controller; And in response to determining that derailment has occurred, it may include braking the railway vehicle by the controller.

탈선 임박 여부를 판단하는 단계는 대차의 횡방향 가속도를 기초로 1차 탈선 임박 지수를 계산하는 단계; 휠의 횡방향 가속도를 기초로 2차 탈선 임박 지수를 계산하는 단계; 1차 탈선 임박 지수와 2차 탈선 임박 지수를 기초로 최종 탈선 임박 지수를 계산하는 단계; 최종 탈선 임박 지수를 탈선 임박 임계값과 비교하는 단계; 그리고 최종 탈선 임박 지수가 탈선 임박 임계값 이상이라는 판단에 반응하여, 탈선이 임박한 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다. The step of determining whether the derailment is imminent may include calculating a first derailment imminence index based on the lateral acceleration of the bogie; calculating a secondary derailment imminence index based on the lateral acceleration of the wheel; calculating a final deviation imminence index based on the first deviation imminence index and the second deviation imminence index; comparing the final derailment imminence index to a derailment imminence threshold; The method may further include determining that derailment is imminent in response to a determination that the final derailment imminent index is greater than or equal to the derailment imminent threshold.

1차 탈선 임박 지수는 대차의 횡방향 가속도가 제1설정 횡방향 가속도 이상인 상태가 제1시간 동안 지속되는지 여부를 기초로 계산되고, 2차 탈선 임박 지수는 해당 대차에 포함된 모든 휠의 횡방향 가속도의 평균이 제2설정 횡방향 가속도 이상인 상태가 제2시간 동안 지속되는지 여부를 기초로 계산될 수 있다. The first derailment imminence index is calculated based on whether or not the state in which the lateral acceleration of the bogie is equal to or greater than the first set lateral acceleration lasts for the first time, and the second derailment imminence index is the lateral direction of all wheels included in the bogie. It may be calculated based on whether a state in which the average acceleration is greater than or equal to the second set lateral acceleration continues for the second time period.

최종 탈선 임박 지수는 1차 탈선 임박 지수와 1차 탈선 임박 비중 계수의 곱 및 2차 탈선 임박 지수와 2차 탈선 임박 비중 계수의 곱의 합으로 계산되며, 1차 탈선 임박 비중 계수와 2차 탈선 임박 비중 계수는 각각 0과 1 사이의 값이며, 1차 탈선 임박 비중 계수와 2차 탈선 임박 비중 계수의 합은 1일 수 있다. The final derailment imminence index is calculated as the sum of the products of the 1st derailment imminence index and the 1st derailment imminence factor multiplied by the 2nd derailment imminence index and the 2nd derailment imminence factor. Each of the impending weight coefficients is a value between 0 and 1, and the sum of the first weight imminent deviation coefficient and the second weight imminent deviation coefficient may be 1.

탈선 여부를 판단하는 단계는 대차의 수직 방향 가속도를 기초로 1차 탈선 지수를 계산하는 단계; 휠의 수직 방향 가속도를 기초로 2차 탈선 지수를 계산하는 단계; 1차 탈선 지수와 2차 탈선 지수를 기초로 최종 탈선 지수를 계산하는 단계; 최종 탈선 지수를 탈선 임계값과 비교하는 단계; 그리고 최종 탈선 지수가 탈선 임계값 이상이라는 판단에 반응하여, 탈선이 발생한 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다. The step of determining whether the vehicle is derailed may include calculating a first derailment index based on the acceleration of the bogie in the vertical direction; calculating a secondary derailment index based on the vertical direction acceleration of the wheel; calculating a final deviance index based on the first deviance index and the second deviance index; comparing the final derailment index to a derailment threshold; The method may further include determining that derailment has occurred in response to a determination that the final derailment index is greater than or equal to the derailment threshold.

1차 탈선 지수는 대차의 수직 방향 가속도가 제1설정 수직 방향 가속도 이상인 상태가 제1설정 횟수 반복되는지 여부를 기초로 계산되고, 2차 탈선 지수는 해당 대차에 포함된 두 개 이상의 휠의 수직 방향 가속도가 각각 제2설정 수직 방향 가속도 이상인 상태가 제2설정 횟수 반복되는지 여부를 기초로 계산될 수 있다. The first derailment index is calculated based on whether or not the state in which the vertical acceleration of the bogie is equal to or greater than the first set vertical acceleration is repeated the first set number of times, and the second derailment index is calculated in the vertical direction of two or more wheels included in the bogie. It may be calculated based on whether or not the state in which each acceleration is equal to or greater than the second set vertical direction acceleration is repeated a second set number of times.

최종 탈선 지수는 1차 탈선 지수와 1차 탈선 비중 계수의 곱 및 2차 탈선 지수와 2차 탈선 비중 계수의 곱의 합으로 계산되며, 1차 탈선 비중 계수와 2차 탈선 비중 계수는 각각 0과 1 사이의 값이며, 1차 탈선 비중 계수와 2차 탈선 비중 계수의 합은 1일 수 있다. The final derailment index is calculated as the sum of the product of the first derailment index and the first derailment weight factor and the product of the second derailment index and the second derailment weight factor, and the first derailment weight factor and the second derailment weight factor are 0 and 2, respectively. It is a value between 1, and the sum of the first deviation specific gravity coefficient and the second deviation specific gravity coefficient may be 1.

상기 데이터는 휠 센서 모듈의 설치 간격, 대차 센서 모듈의 설치 간격, 철도 차량의 속도 및 위치를 포함할 수 있다. The data may include the installation distance of the wheel sensor module, the installation distance of the truck sensor module, and the speed and position of the railway vehicle.

상기 방법은, 제어기에 의하여, 대차의 횡방향 가속도 또는 수직 방향 가속도와, 휠의 횡방향 가속도 또는 수직 방향 가속도를 기초로 선로의 이상 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include determining, by a controller, whether the track is abnormal based on the lateral acceleration or vertical acceleration of the bogie and the lateral acceleration or vertical acceleration of the wheels.

선로의 이상 여부를 판단하는 단계는 대차의 수직 방향 가속도 또는 횡방향 가속도를 기초로 1차 선로 이상 지수를 계산하는 단계; 휠의 수직 방향 가속도 또는 횡방향 가속도를 기초로 2차 선로 이상 지수를 계산하는 단계; 1차 선로 이상 지수와 2차 선로 이상 지수를 기초로 최종 선로 이상 지수를 계산하는 단계; 최종 선로 이상 지수를 선로 이상 임계값과 비교하는 단계; 그리고 최종 선로 이상 지수가 선로 이상 임계값 이상이라는 판단에 반응하여, 선로의 이상이 발생한 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다. The step of determining whether or not the track is abnormal may include calculating a first line abnormality index based on the vertical acceleration or the lateral acceleration of the bogie; calculating a secondary track abnormality index based on the vertical acceleration or the lateral acceleration of the wheel; Calculating a final line failure index based on the first line failure index and the second line failure index; comparing a final line failure index with a line failure threshold; In response to the determination that the final line abnormality index is greater than or equal to the line abnormality threshold, determining that a line abnormality has occurred may be included.

1차 선로 이상 지수는 철도 차량의 길이 방향을 따라 이격된 두 개의 대차의 수직 방향 가속도 또는 횡방향 가속도가 모두 제3설정 수직 방향 가속도 또는 제3설정 횡방향 가속도 이상인 제1이상 신호를 해당 대차들의 대차 센서 모듈들이 검출하였고, 상기 대차 센서 모듈들이 제1이상 신호를 검출한 시점들의 차와, 두 개의 대차 센서 모듈들 사이의 거리를 철도 차량의 속도로 나눈 값의 일치 여부에 따라 계산되고, 2차 선로 이상 지수는 철도 차량의 길이 방향을 따라 이격된 두 개의 휠의 수직 방향 가속도 또는 횡방향 가속도가 모두 제4설정 수직 방향 가속도 또는 제4설정 횡방향 가속도 이상인 제2이상 신호를 해당 휠들의 휠 센서 모듈들이 검출하였고, 상기 휠 센서 모듈들이 제2이상 신호를 검출한 시점들의 차와, 두 개의 휠 센서 모듈들 사이의 거리를 철도 차량의 속도로 나눈 값의 일치 여부에 따라 계산될 수 있다. The primary track abnormality index is the first abnormality signal in which both the vertical acceleration or the lateral acceleration of two bogies spaced apart along the length direction of the railway vehicle are equal to or greater than the third set vertical acceleration or the third set lateral acceleration. It is calculated according to whether the difference between the points at which the balance sensor modules detected the first abnormal signal and the value obtained by dividing the distance between the two balance sensor modules by the speed of the railroad vehicle coincided with the detection of the balance sensor modules, and 2 The vehicle track abnormality index is a second abnormality signal in which both the vertical acceleration or lateral acceleration of two wheels spaced apart along the longitudinal direction of the railway vehicle are equal to or greater than the fourth setting vertical acceleration or the fourth setting lateral acceleration. It can be calculated according to whether the difference between the time points at which the sensor modules detected the second abnormal signal and the value obtained by dividing the distance between the two wheel sensor modules by the speed of the railway vehicle coincide.

최종 선로 이상 지수는 1차 선로 이상 지수와 1차 선로 이상 비중 계수의 곱 및 2차 선로 이상 지수와 2차 선로 이상 비중 계수의 곱의 합으로 계산되며, 1차 선로 이상 비중 계수와 2차 선로 이상 비중 계수는 각각 0과 1 사이의 값이고, 1차 선로 이상 비중 계수와 2차 선로 이상 비중 계수의 합은 1일 수 있다. The final line failure index is calculated as the sum of the product of the primary line failure index and the primary line failure ratio factor, and the product of the secondary line failure index and the secondary line failure ratio factor. Each of the ideal specific gravity coefficients is a value between 0 and 1, and the sum of the primary linear specific gravity coefficient and the secondary linear specific gravity coefficient may be 1.

상기 방법은 선로의 이상이 발생한 것으로 판단하는 것에 반응하여, 제어기에 의하여, 선로의 이상이 발생한 사실과 선로 이상이 발생한 위치를 보고하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include reporting, by a controller, the fact that the line abnormality has occurred and the position where the line abnormality occurred, in response to determining that the line abnormality has occurred.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 시스템은 철도 차량의 길이 방향을 따라 서로 이격되어 설치되고, 휠의 횡방향 가속도 및 수직 방향 가속도를 검출하도록 된 적어도 두 개의 휠 센서 모듈; 철도 차량의 길이 방향을 따라 서로 이격되어 설치되고, 대차의 횡방향 가속도 및 수직 방향 가속도를 검출하도록 된 적어도 두 개의 대차 센서 모듈; 철도 차량의 속도를 검출하도록 된 속도 센서; 철도 차량의 위치를 검출하도록 된 GPS; 그리고 적어도 두 개의 휠 센서 모듈, 두 개의 대차 센서 모듈, 속도 센서, 그리고 GPS로부터 데이터를 수신하고, 상기 데이터를 기초로 철도 차량의 탈선 임박 여부, 철도 차량의 탈선 여부 또는 선로 이상 여부를 판단하며, 판단 결과에 따라 철도 차량을 감속 또는 제동하고 상기 판단 결과를 디스플레이에 디스플레이하도록 된 제어기를 포함할 수 있다. 상기 제어기는 본 발명의 실시 예에 따른 방법을 실행하도록 되어 있을 수 있다. A system for diagnosing derailment of a railroad car and diagnosing a track according to another embodiment of the present invention is installed apart from each other along the longitudinal direction of the railroad car and detects the lateral acceleration and the vertical acceleration of the wheel. At least two wheel sensor module; At least two bogie sensor modules installed apart from each other along the longitudinal direction of the railway vehicle and configured to detect lateral acceleration and vertical acceleration of the bogie; a speed sensor adapted to detect the speed of the railway vehicle; GPS adapted to detect the location of railroad cars; In addition, data is received from at least two wheel sensor modules, two bogie sensor modules, a speed sensor, and a GPS, and based on the data, it is determined whether the railway vehicle is about to derail, whether the railway vehicle is derailed, or whether there is a track abnormality, It may include a controller configured to decelerate or brake the railway vehicle according to the determination result and display the determination result on a display. The controller may be adapted to execute a method according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따르면, 휠의 가속도와 대차의 가속도에 기초하여 철도 차량의 탈선 임박 및/또는 탈선을 신속하고 정확하게 진단할 수 있다. 또한, 탈선 임박 시에는 철도 차량을 감속하고 탈선 시에는 철도 차량을 제동함으로써 인명 피해나 재산 피해를 최소화할 수 있다. According to the present invention, imminent derailment and/or derailment of a railway vehicle can be quickly and accurately diagnosed based on the acceleration of the wheels and the acceleration of the bogie. In addition, by decelerating the railway vehicle when derailment is imminent and braking the railway vehicle when derailment occurs, human life or property damage can be minimized.

또한, 휠의 가속도와 대차의 가속도에 기초하여 선로의 이상을 신속하고 정확하게 진단할 수 있으므로, 선로의 보수에 도움을 줄 수 있으며 탈선의 원인 중 하나를 미리 제거할 수 있다.In addition, since it is possible to quickly and accurately diagnose the abnormality of the track based on the acceleration of the wheel and the acceleration of the bogie, it is possible to help in repairing the track and remove one of the causes of the derailment in advance.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.In addition, effects that can be obtained or predicted due to the embodiments of the present invention will be directly or implicitly disclosed in the detailed description of the embodiments of the present invention. That is, various effects expected according to an embodiment of the present invention will be disclosed within the detailed description to be described later.

본 명세서의 실시 예들은 유사한 참조 부호들이 동일하거나 또는 기능적으로 유사한 요소를 지칭하는 첨부한 도면들과 연계한 이하의 설명을 참조하여 더 잘 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 시스템이 적용될 수 있는 철도 차량을 개략적으로 보여준다.
도 2는 도 1의 철도 차량에 장착된 대차를 개략적으로 보여준다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 시스템의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 방법의 흐롬도이다.
도 5는 도 4의 S120 단계의 구체적인 흐름도이다.
도 6은 도 4의 S130 단계의 구체적인 흐름도이다.
도 7은 도 4의 S140 단계의 구체적인 흐름도이다.
위에서 참조된 도면들은 반드시 축적에 맞추어 도시된 것은 아니고, 본 개시의 기본 원리를 예시하는 다양한 선호되는 특징들의 다소 간략한 표현을 제시하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 특정 치수, 방향, 위치, 및 형상을 포함하는 본 개시의 특정 설계 특징들이 특정 의도된 응용과 사용 환경에 의해 일부 결정될 것이다.The embodiments herein may be better understood with reference to the following description in conjunction with the accompanying drawings in which like reference numbers indicate the same or functionally similar elements.
1 schematically shows a railway vehicle to which a system for diagnosing derailment and track diagnosis of a railway vehicle according to an embodiment of the present invention can be applied.
FIG. 2 schematically shows a bogie mounted on the railway vehicle of FIG. 1 .
3 is a block diagram of a system for diagnosing derailment of a railway vehicle and diagnosing a track according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart of a method for diagnosing derailment of a railway vehicle and diagnosing a track according to an embodiment of the present invention.
5 is a detailed flowchart of step S120 of FIG. 4 .
6 is a detailed flowchart of step S130 of FIG. 4 .
7 is a detailed flowchart of step S140 of FIG. 4 .
It should be understood that the drawings referenced above are not necessarily drawn to scale and present rather simplified representations of various preferred features illustrating the basic principles of the present disclosure. Certain design features of the present disclosure, including, for example, particular dimensions, orientations, locations, and shapes, will be determined in part by the particular intended application and environment of use.

여기에서 사용되는 용어는 오직 특정 실시 예들을 설명하기 위한 목적이고, 본 개시를 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태들은, 문맥상 명시적으로 달리 표시되지 않는 한, 복수 형태들을 또한 포함하는 것으로 의도된다. “포함하다” 및/또는 “포함하는”이라는 용어는, 본 명세서에서 사용되는 경우, 언급된 특징들, 정수들, 단계들, 작동들, 구성요소들 및/또는 컴포넌트들의 존재를 특정하지만, 다른 특징들, 정수들, 단계들, 작동들, 구성요소들, 컴포넌트들 및/또는 이들의 그룹들 중 하나 이상의 존재 또는 추가를 배제하지는 않음을 또한 이해될 것이다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 용어 "및/또는"은, 연관되어 나열된 항목들 중 임의의 하나 또는 모든 조합들을 포함한다.The terminology used herein is for the purpose of describing specific embodiments only and is not intended to limit the present disclosure. As used herein, the singular forms are intended to include the plural forms as well, unless the context clearly indicates otherwise. The terms "comprise" and/or "comprising", when used herein, specify the presence of recited features, integers, steps, operations, components and/or components, but It will also be understood that does not exclude the presence or addition of one or more of the features, integers, steps, acts, elements, components and/or groups thereof. As used herein, the term "and/or" includes any one or all combinations of the associated listed items.

여기에서 사용되는 바와 같은 "차량" 또는 "차량의"와 같은 용어 또는 다른 유사한 용어는 철도 차량뿐만 아니라 궤도나 선로 상에서 이동하는 스포츠 유틸리티 차량(sports utility vehicles; SUVs)를 포함하는 승용차들, 버스들, 트럭들, 다양한 상업용 차량들을 포함하는 승용차를 포함하는 것으로 이해된다. As used herein, terms such as "vehicle" or "vehicular" or other similar terms refer to cars, buses, including sports utility vehicles (SUVs) that travel on tracks or tracks, as well as railroad cars. , trucks, cars including various commercial vehicles.

추가적으로, 아래의 방법들 또는 이들의 양상들 중 하나 이상은 적어도 하나 이상의 제어 유닛(예를 들어, 전자 제어 유닛(electronic control unit; ECU) 등), 제어기 또는 제어 서버에 의해 실행될 수 있음이 이해된다. "제어 유닛", “제어기”, 또는 “제어 서버”라는 용어는 메모리 및 프로세서를 포함하는 하드웨어 장치를 지칭할 수 있다. 메모리는 프로그램 명령들을 저장하도록 구성되고, 프로세서는 아래에서 더욱 자세히 설명되는 하나 이상의 프로세스들을 수행하기 위해 프로그램 명령들을 실행하도록 특별히 프로그래밍된다. 제어 유닛, 제어기, 또는 제어 서버는, 여기에서 기재된 바와 같이, 유닛들, 모듈들, 부품들, 장치들, 또는 이와 유사한 것의 작동을 제어할 수 있다. 또한, 아래의 방법들은, 당업자에 의해 인식되는 바와 같이, 하나 이상의 다른 컴포넌트들과 함께 제어 유닛 또는 제어기를 포함하는 장치에 의해 실행될 수 있음이 이해된다. Additionally, it is understood that one or more of the methods below or aspects thereof may be executed by at least one control unit (eg, electronic control unit (ECU), etc.), controller, or control server. . The terms "control unit", "controller", or "control server" may refer to a hardware device that includes a memory and a processor. The memory is configured to store program instructions and the processor is specially programmed to execute the program instructions to perform one or more processes described in more detail below. A control unit, controller, or control server, as described herein, may control the operation of units, modules, components, devices, or the like. It is also understood that the methods below may be practiced by an apparatus that includes a control unit or controller along with one or more other components, as recognized by a person skilled in the art.

또한, 본 개시의 제어 유닛, 제어기, 또는 제어 서버는 프로세서에 의해 실행되는 실행 가능한 프로그램 명령들을 포함하는 비일시적인 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체로서 구현될 수 있다. 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체들의 예들은 롬(ROM), 램(RAM), 컴팩트 디스크(CD) 롬, 자기 테이프들, 플로피 디스크들, 플래시 드라이브들, 스마트 카드들 및 광학 데이터 저장 장치들을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 컴퓨터 판독가능 기록 매체는 또한 컴퓨터 네트워크 전반에 걸쳐 분산되어 프로그램 명령들이, 예를 들어, 텔레매틱스 서버(telematics server) 또는 제어기 영역 네트워크(Controller Area Network; CAN)와 같은 분산 방식으로 저장 및 실행될 수 있다.In addition, the control unit, controller, or control server of the present disclosure may be implemented as a non-transitory computer-readable recording medium including executable program instructions executed by a processor. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, compact disk ROM, magnetic tapes, floppy disks, flash drives, smart cards, and optical data storage devices. It is not limited to this. The computer readable recording medium may also be distributed throughout a computer network to store and execute program instructions in a distributed manner, such as, for example, a telematics server or a controller area network (CAN).

본 발명의 실시 예에 따른 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 방법 및 시스템은 휠의 횡방향 가속도와 대차의 횡방향 가속도에 기초하여 철도 차량의 탈선 임박을 신속하고 정확하게 진단하고, 휠의 수직 방향 가속도와 대차의 수직 방향 가속도에 기초하여 철도 차량의 탈선을 신속하고 정확하게 진단하며, 휠의 횡방향 가속도 및/또는 수직 방향 가속도와 대차의 횡방향 가속도 및/또는 수직 방향 가속도에 기초하여 선로의 이상을 신속하고 정확하게 진단하도록 되어 있다. 또한, 탈선 임박 또는 탈선이 판단되면 철도 차량을 감속하거나 제동함으로써 인명 피해나 재산 피해를 최소화할 수 있다. A method and system for diagnosing derailment of a railroad car and a track according to an embodiment of the present invention quickly and accurately diagnose imminent derailment of a railroad car based on the lateral acceleration of a wheel and the lateral acceleration of a bogie, and Quickly and accurately diagnose the derailment of a rolling stock based on the vertical acceleration and the vertical acceleration of the bogie, and track based on the lateral acceleration and/or vertical acceleration of the wheels and the lateral acceleration and/or the vertical acceleration of the bogie. It is designed to diagnose abnormalities quickly and accurately. In addition, when it is determined that derailment is imminent or derailment is determined, human life or property damage can be minimized by decelerating or braking the railway vehicle.

이하, 본 발명의 실시 예들을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 시스템이 적용될 수 있는 철도 차량을 개략적으로 보여주고, 도 2는 도 1의 철도 차량에 장착된 대차를 개략적으로 보여준다.1 schematically shows a railway vehicle to which a system for diagnosing derailment and track diagnosis of a railway vehicle according to an embodiment of the present invention can be applied, and FIG. 2 schematically shows a bogie mounted on the railway vehicle of FIG. 1 .

도 1에 도시된 바와 같이, 철도 차량(10)은 서로 연결된 복수개의 차량(12)을 포함한다. 차량(12)은 승객 또는 화물을 실을 수 있도록 되어 있고, 차량(12)의 하부에는 복수개의 대차(20)가 설치되어 차량이 선로 상에서 움직이는 것을 가능하게 한다. As shown in FIG. 1 , a railroad car 10 includes a plurality of cars 12 connected to each other. The vehicle 12 is capable of carrying passengers or cargo, and a plurality of bogies 20 are installed under the vehicle 12 to enable the vehicle to move on the track.

도 2에 도시된 바와 같이, 대차(truck; 20)는 통상적으로 2개 또는 3개의 차축 조립체로 구성되어 있으며, 차체를 지지하고 있다. 도 1 및 도 2에는 대차(20)가 2개의 차축 조립체로 구성된 것을 예시하나, 이에 한정되지 아니한다. 대차(20)는 대차틀(22)과, 상기 대차틀(22)에 장착되는 차축 조립체, 완충 장치, 제동 장치(92; 도 3 참고), 견인 모터(24), 기어 박스(26) 등을 포함한다. As shown in FIG. 2, a truck 20 is typically composed of two or three axle assemblies and supports a vehicle body. 1 and 2 illustrate that the bogie 20 is composed of two axle assemblies, but is not limited thereto. The bogie 20 includes a bogie frame 22, an axle assembly mounted on the bogie frame 22, a shock absorber, a braking device 92 (see FIG. 3), a traction motor 24, a gear box 26, and the like. include

견인 모터(24)는 집전기를 통하여 공급받은 전기 에너지에 의하여 철도 차량(10)이 선로 상에서 움직이도록 하는 동력을 생성한다. 집전기는 철도 차량(10)의 위에 설치된 전차선(electric car line)에 연결되어 전차선으로부터 전기 에너지를 공급받는다. 상기 전차선은 철도 차량(10), 선로와 함께 전기회로를 형성할 수 있다. 상기 집전기와 철도 차량(10) 사이에는 회로 차단기가 장착되어 과전류로부터 철도 차량(10) 내의 회로를 보호할 수 있다. The traction motor 24 generates power for the railroad car 10 to move on the track by using electric energy supplied through a collector. The current collector is connected to an electric car line installed on the railroad car 10 and receives electric energy from the electric car line. The catenary line may form an electric circuit together with the railway vehicle 10 and the track. A circuit breaker is installed between the current collector and the railroad car 10 to protect a circuit in the railroad car 10 from overcurrent.

기어 박스(26)는 서로 치합된 복수개의 기어들을 포함하고, 견인 모터(24)에서 생성된 동력을 기어비에 따라 변환하고 변환된 동력을 차축 조립체를 통해 휠(32)에 전달한다. The gear box 26 includes a plurality of gears meshed with each other, converts the power generated by the traction motor 24 according to a gear ratio, and transmits the converted power to the wheels 32 through the axle assembly.

차축 조립체는 차축(30)을 포함한다. 차축(30)은 동력원(예를 들어, 견인 모터(24) 등)에 연결되어 있으며, 동력원으로부터 동력을 전달받아 회전한다. The axle assembly includes an axle 30 . The axle 30 is connected to a power source (eg, a traction motor 24, etc.) and receives power from the power source to rotate.

상기 동력원과 차축(30) 사이에는 기어 박스(26)가 배치될 수 있다. 상기 기어 박스(26)는 동력원의 동력의 회전속도를 변화시키고, 회전속도가 변화된 동력을 상기 차축(30)에 전달한다. A gear box 26 may be disposed between the power source and the axle 30 . The gear box 26 changes the rotational speed of the power of the power source, and transmits the power of which the rotational speed is changed to the axle 30.

상기 차축(30)의 양 측부에는 휠(32)이 고정적으로 장착된다. 휠(32)은 압입, 용접, 스플라인 등 다양한 방법으로 차축(30)에 고정될 수 있다. 상기 각 휠(32)은 선로 상에서 회전 가능하다. 동력원의 동력을 전달받아 차축(30)이 회전하면 휠(32)은 선로 상에서 회전한다. 이에 따라, 철도 차량(10)이 이동할 수 있다. Wheels 32 are fixedly mounted on both sides of the axle 30 . The wheel 32 may be fixed to the axle 30 by various methods such as press fit, welding, and spline. Each of the wheels 32 is rotatable on the track. When the axle 30 rotates by receiving the power of the power source, the wheel 32 rotates on the track. Accordingly, the railroad car 10 can move.

상기 차축(30)의 양 단부에는 베어링이 장착되어 있다. 상기 각 베어링은 상기 차축(30)을 차체에 대하여 회전 가능하게 지지한다. Bearings are mounted on both ends of the axle 30 . Each of the bearings rotatably supports the axle 30 with respect to the vehicle body.

상기 베어링에는 휠 센서 모듈(40)이 장착되어 휠(32)의 회전 속도 및 3방향 가속도, 즉 휠(32)의 진동을 측정할 수 있다. 여기서, 3방향 가속도는 선로에 평행한 길이 방향 가속도와, 상기 길이 방향에 수직이고 중력 가속도의 방향에 평행한 수직 방향 가속도와, 상기 길이 방향과 수직 방향에 모두 수직인 횡방향 가속도를 포함한다. The wheel sensor module 40 is mounted on the bearing to measure the rotational speed and three-way acceleration of the wheel 32, that is, the vibration of the wheel 32. Here, the three-way acceleration includes longitudinal acceleration parallel to the track, vertical acceleration perpendicular to the longitudinal direction and parallel to the direction of gravity acceleration, and lateral acceleration perpendicular to both the longitudinal and vertical directions.

상기 기어 박스(26)에는 기어 박스 센서 모듈(42)이 장착될 수 있으며, 상기 기어 박스 센서 모듈(42)은 상기 복수개의 기어의 회전속도 및 3방향 가속도를 검출하도록 되어 있다. A gearbox sensor module 42 may be mounted on the gearbox 26, and the gearbox sensor module 42 is configured to detect rotational speeds and three-way acceleration of the plurality of gears.

상기 견인 모터(24)에는 견인 모터 센서 모듈(44)이 장착될 수 있으며, 상기 견인 모터 센서 모듈(44)은 견인 모터(24)의 모터축의 회전속도, 견인 모터(24)의 3방향 가속도 및/또는 견인 모터(24) 내부의 온도를 검출하도록 되어 있다. A traction motor sensor module 44 may be mounted on the traction motor 24, and the traction motor sensor module 44 measures the rotational speed of the motor shaft of the traction motor 24, the three-way acceleration of the traction motor 24, and / or the temperature inside the traction motor 24 is to be detected.

상기 대차틀(22)에는 대차 센서 모듈(46)이 장착될 수 있으며, 상기 대차 센서 모듈(46)은 대차(20)의 3방향 가속도를 검출하도록 되어 있다. A balance sensor module 46 may be mounted on the balance frame 22 , and the balance sensor module 46 is configured to detect three-way acceleration of the balance 20 .

상기 대차(20)는 대차 모니터링 시스템(50)을 더 포함한다. 상기 대차 모니터링 시스템(50)은 휠 센서 모듈(40), 기어 박스 센서 모듈(42), 견인 모터 센서 모듈(44), 그리고 대차 센서 모듈(46)에 전기적으로 또는 통신적으로 연결되어 휠 센서 모듈(40), 기어 박스 센서 모듈(42), 견인 모터 센서 모듈(44), 그리고 대차 센서 모듈(46)에서 검출한 데이터를 수신한다. 또한, 상기 대차 모니터링 시스템(50)은 수신한 데이터를 기초로 대차(20)의 상태를 모니터링하도록 되어 있다. 이를 위하여, 상기 대차 모니터링 시스템(50)은 제어기를 포함하며, 상기 제어기는 메모리와 프로세서를 포함한다. The truck 20 further includes a truck monitoring system 50. The vehicle monitoring system 50 is electrically or communicatively connected to the wheel sensor module 40, the gearbox sensor module 42, the traction motor sensor module 44, and the vehicle sensor module 46 so as to be a wheel sensor module. (40), the gear box sensor module 42, the traction motor sensor module 44, and the vehicle sensor module 46 receive data detected. In addition, the truck monitoring system 50 monitors the state of the truck 20 based on the received data. To this end, the balance monitoring system 50 includes a controller, and the controller includes a memory and a processor.

다시 도 1을 참고하면, 각 차량(12)에는 차량 모니터링 시스템(60)과 데이터베이스(62)를 더 포함한다. Referring again to FIG. 1 , each vehicle 12 further includes a vehicle monitoring system 60 and a database 62 .

차량 모니터링 시스템(60)은 각 차량(12)에 장착된 대차 모니터링 시스템(50) 및/또는 센서 모듈(40, 42, 44, 46)에 전기적으로 또는 통신적으로 연결되어 센서 모듈(40, 42, 44, 46)에서 검출한 데이터 및/또는 대차(20)의 상태를 수신한다. 차량 모니터링 시스템(60)은 상기 데이터 및 대차(20)의 상태를 기초로 각 차량(12)의 상태를 모니터링하도록 되어 있다. The vehicle monitoring system 60 is electrically or communicatively connected to the vehicle monitoring system 50 and/or the sensor modules 40, 42, 44, and 46 mounted on each vehicle 12, and the sensor modules 40, 42 , 44, 46) and/or the state of the bogie 20 is received. The vehicle monitoring system 60 is configured to monitor the state of each vehicle 12 based on the data and the state of the bogie 20 .

데이터베이스(62)는 차량 모니터링 시스템(60)에 전기적으로 또는 통신적으로 연결되어 차량 모니터링 시스템(60)이 수신한 데이터 및/또는 대차(20)의 상태를 수신하여 저장하고, 차량 모니터링 시스템(60)이 모니터링한 각 차량(12)의 상태를 수신하여 저장할 수 있다. The database 62 is electrically or communicatively connected to the vehicle monitoring system 60 to receive and store the data received by the vehicle monitoring system 60 and/or the state of the bogie 20, and the vehicle monitoring system 60 ) may receive and store the monitored state of each vehicle 12 .

한편, 상기 복수개의 차량(12) 중 하나(예를 들어, 최전방의 차량)는 기관실로 형성되고, 상기 기관실에는 철도 차량 중앙 제어 장치(66), 엣지 서버(64), 디스플레이(68) 및 통신 장치(70, 80)가 더 배치될 수 있다. On the other hand, one of the plurality of vehicles 12 (for example, the foremost vehicle) is formed as an engine room, and in the engine room, a central control device 66 for railroad cars, an edge server 64, a display 68 and communication Devices 70 and 80 may further be disposed.

엣지 서버(64)는 철도 차량(10)을 구성하는 복수개의 차량(12)에 각각 배치된 차량 모니터링 시스템(60)으로부터 센서 모듈(40, 42, 44, 46)에서 검출한 데이터, 대차(20)의 상태 및/또는 차량(12)의 상태를 수신한다. 이를 위하여, 하나의 차량(12)은 이웃하는 다른 차량(12)과 연결 라인(61)을 통해 전기적으로 또는 통신적으로 연결되며, 차량 모니터링 시스템(60)은 상기 연결 라인(61)을 통하여 엣지 서버(64)로 데이터, 대차(20)의 상태 및/또는 차량(12)의 상태를 전송한다. The edge server 64 includes data detected by the sensor modules 40, 42, 44, and 46 from the vehicle monitoring system 60 disposed in each of the plurality of vehicles 12 constituting the railroad vehicle 10, and the bogie 20 ) and/or the state of the vehicle 12 is received. To this end, one vehicle 12 is electrically or communicatively connected to another neighboring vehicle 12 through a connection line 61, and the vehicle monitoring system 60 is edged through the connection line 61. The server 64 transmits the data, the status of the bogie 20 and/or the status of the vehicle 12.

상기 엣지 서버(64)는 이에 연결된 통신 장치(70)와 통신 안테나(72)를 통하여 철도 차량(10)의 상태를 나타내는 데이터를 지상 서버(78)로 전송하고, 지상 서버(78)는 통신 장치(76)와 통신 안테나(72)를 통하여 엣지 서버(64)로부터 철도 차량(10)의 상태를 나타내는 데이터를 수신한다. 또한, 엣지 서버(64)는 통신 장치(80)와 통신 안테나(82)를 통하여 관제 센터(84)에 통신적으로 연결되어 관제 센터(84)로부터 철도 차량(10)의 운전과 관련된 제어 명령을 수신할 수 있다. The edge server 64 transmits data indicating the state of the railroad car 10 to the ground server 78 through the communication device 70 and the communication antenna 72 connected thereto, and the ground server 78 transmits data representing the state of the railroad car 10 to the ground server 78. Data representing the state of the railroad car 10 is received from the edge server 64 through the communication antenna 72 with the terminal 76. In addition, the edge server 64 is communicatively connected to the control center 84 through the communication device 80 and the communication antenna 82, and receives control commands related to the operation of the railroad car 10 from the control center 84. can receive

철도 차량 중앙 제어 장치(66)는 상기 엣지 서버(64)에 연결되어 철도 차량(10)의 상태와 관제 센터(84)의 제어 명령을 수신하고, 철도 차량(10)의 상태와 관제 센터(84)의 제어 명령에 기초하여 철도 차량(10)의 작동과 관련된 명령을 엣지 서버(64)에 전송할 수 있다. The railway vehicle central control device 66 is connected to the edge server 64 to receive the state of the railway vehicle 10 and the control command of the control center 84, and the state of the railway vehicle 10 and the control center 84 A command related to the operation of the railroad car 10 may be transmitted to the edge server 64 based on the control command of ).

디스플레이(68)는 상기 철도 차량 중앙 제어 장치(66)에 연결되며, 철도 차량(10)의 상태에 관한 정보를 디스플레이할 수 있다. 특히, 철도 차량(10)에 문제가 있는 경우, 해당 정보는 디스플레이(68)를 통해 운전자에게 알려질 수 있다. 운전자는 디스플레이(68)에 디스플레이된 정보를 기초로 철도 차량(10)의 작동을 제어하거나 관련 부품을 교체 및/또는 수리할 수 있다. The display 68 is connected to the railway vehicle central control device 66 and can display information about the state of the railway vehicle 10 . In particular, if there is a problem with the railroad car 10, the corresponding information can be informed to the driver through the display 68. The driver can control the operation of the railroad car 10 based on the information displayed on the display 68 or replace and/or repair related parts.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 시스템의 블록도이다. 3 is a block diagram of a system for diagnosing derailment of a railway vehicle and diagnosing a track according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 시스템은 휠 센서 모듈(40), 대차 센서 모듈(46), 속도 센서(86), GPS(88), 제어기(90), 견인 모터(24), 제동 장치(92), 그리고 디스플레이(68)를 포함할 수 있다. As shown in FIG. 3, the system for diagnosing derailment of a railway vehicle and diagnosing a track according to an embodiment of the present invention includes a wheel sensor module 40, a bogie sensor module 46, a speed sensor 86, a GPS ( 88), a controller 90, a traction motor 24, a braking device 92, and a display 68.

휠 센서 모듈(40)은 차축(30)의 단부의 베어링에 장착되며, 휠(32)의 회전 속도 및 3방향 가속도를 측정하고, 이에 대한 신호를 제어기(90)에 전송한다. 하나의 예에서, 두 개 이상의 휠 센서 모듈(40)이 철도 차량(10)의 길이 방향을 따라 서로 이격되어 장착될 수 있다. The wheel sensor module 40 is mounted on a bearing at the end of the axle 30, measures the rotational speed and 3-way acceleration of the wheel 32, and transmits the signals to the controller 90. In one example, two or more wheel sensor modules 40 may be mounted spaced apart from each other along the longitudinal direction of the railway vehicle 10 .

대차 센서 모듈(46)은 대차틀(22)에 장착되며, 대차(20)의 3방향 가속도를 검출하고, 이에 대한 신호를 제어기(90)에 전송한다. 하나의 예에서, 두 개 이상의 대차 센서 모듈(46)이 철도 차량(10)의 길이 방향을 따라 서로 이격되어 장착될 수있다. The balance sensor module 46 is mounted on the balance frame 22, detects the three-way acceleration of the balance 20, and transmits a signal for this to the controller 90. In one example, two or more balance sensor modules 46 may be mounted spaced apart from each other along the longitudinal direction of the railway vehicle 10 .

속도 센서(86)는 휠 센서 모듈(40)의 일부이거나 GPS(88)의 일부일 수 있다. 상기 속도 센서(86)는 철도 차량(10)의 속도를 검출하고, 이에 대한 신호를 제어기(90)에 전송한다. Speed sensor 86 may be part of wheel sensor module 40 or part of GPS 88 . The speed sensor 86 detects the speed of the railroad car 10 and transmits a signal for this to the controller 90.

GPS(88)는 철도 차량(10)의 위치를 검출하고, 이에 대한 신호를 제어기(90)에 전송한다. The GPS 88 detects the location of the railroad car 10 and transmits a signal for this to the controller 90.

제어기(90)는 휠 센서 모듈(40), 대차 센서 모듈(46), 속도 센서(86), 그리고 GPS(88)가 측정한 데이터를 수신하고, 상기 데이터를 기초로 철도 차량(10)의 탈선 임박 여부 및/또는 탈선 여부를 판단하며, 선로의 이상 여부를 판단하도록 되어 있다. 상기 데이터는 휠(32)의 횡방향 가속도 및 수직 방향 가속도, 대차(20)의 횡방향 가속도 및 수직 방향 가속도, 그리고 철도 차량(10)의 속도 및 위치를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다. 또한, 상기 데이터는 휠 센서 모듈(40)의 설치 간격과 대차 센서 모듈(46)의 설치 간격을 더 포함하며, 휠 센서 모듈(40)의 설치 간격과 대차 센서 모듈(46)의 설치 간격은 제어기(90)에 미리 저장되어 있다. The controller 90 receives data measured by the wheel sensor module 40, the bogie sensor module 46, the speed sensor 86, and the GPS 88, and derails the railroad car 10 based on the data. It is designed to determine imminence and/or derailment, and to determine whether or not there is an abnormality in the line. The data may include, but are not limited to, the lateral acceleration and vertical acceleration of the wheel 32, the lateral acceleration and vertical acceleration of the bogie 20, and the speed and position of the railroad car 10. In addition, the data further includes the installation distance of the wheel sensor module 40 and the installation distance of the truck sensor module 46, and the installation distance of the wheel sensor module 40 and the installation distance of the truck sensor module 46 are the controller It is pre-stored in (90).

제어기(90)는 철도 차량(10)의 탈선 임박 여부, 탈선 여부 및/또는 선로의 이상 여부를 기초로 견인 모터(24), 제동 장치(92) 및/또는 디스플레이트(68)를 제어한다. 이를 위하여, 상기 제어기(90)는 대차 모니터링 시스템(50), 차량 모니터링 시스템(60), 엣지 서버(64), 그리고 철도 차량 중앙 제어 장치(66)에 포함된 제어기들 중 하나일 수 있다. 또한, 상기 제어기(90)는 설정된 프로그램에 의해 동작하는 하나 이상의 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시 예에 따른 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 방법의 각 단계를 수행하도록 프로그래밍된 것일 수 있다. The controller 90 controls the traction motor 24, the brake device 92, and/or the display 68 based on whether the railway vehicle 10 is derailed, whether the derailment is imminent, and/or whether the track is abnormal. To this end, the controller 90 may be one of controllers included in the bogie monitoring system 50, the vehicle monitoring system 60, the edge server 64, and the railway vehicle central control device 66. In addition, the controller 90 may be implemented as one or more processors operated by a set program, and the set program performs each step of the method of diagnosing derailment of a railway vehicle and diagnosing a track according to an embodiment of the present invention. It may be programmed to do so.

이하, 도 4 내지 도 7을 참고로, 본 발명의 실시 예에 따른 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 방법Hereinafter, with reference to FIGS. 4 to 7 , a method for diagnosing derailment of a railroad car and diagnosing a track according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 방법의 흐롬도이다. 4 is a flowchart of a method for diagnosing derailment of a railway vehicle and diagnosing a track according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 방법은 진단을 위한 데이터를 검출(S100 단계)함으로써 시작한다. 앞에서 설명한 바와 같이, 상기 데이터는 휠(32)의 횡방향 가속도 및 수직 방향 가속도, 대차(20)의 횡방향 가속도 및 수직 방향 가속도, 그리고 철도 차량(10)의 속도 및 위치를 포함할 수 있다. 또한, 상기 데이터는 휠 센서 모듈(40)의 설치 간격과 대차 센서 모듈(46)의 설치 간격을 더 포함할 수 있다.As shown in FIG. 4 , the method for diagnosing derailment of a railway vehicle and diagnosing a track according to an embodiment of the present invention starts by detecting data for diagnosis (step S100). As described above, the data may include the lateral acceleration and vertical acceleration of the wheels 32, the lateral acceleration and vertical acceleration of the bogie 20, and the speed and position of the railroad car 10. In addition, the data may further include the installation distance of the wheel sensor module 40 and the installation distance of the truck sensor module 46.

S100 단계에서 데이터가 검출되면, 제어기(90)는 이상 데이터가 존재하는지 판단한다(S110). 여기서, 휠(32)의 횡방향 가속도, 휠(32)의 수직 방향 가속도, 대차(20)의 횡방향 가속도 및 대차(20)의 수직 방향 가속도 중 적어도 하나가 해당 가속도의 임계값 이상이면, 이상 데이터가 존재하는 것으로 판단할 수 있다. S110 단계는 선택적인 단계이며 제어기(90)는 S100 단계를 수행한 후, S110 단계를 수행하지 않고 바로 S120 단계를 진행할 수 있다. When data is detected in step S100, the controller 90 determines whether abnormal data exists (S110). Here, if at least one of the lateral acceleration of the wheel 32, the vertical acceleration of the wheel 32, the lateral acceleration of the bogie 20, and the vertical acceleration of the bogie 20 is greater than or equal to the threshold value of the acceleration, ideal It can be judged that data exists. Step S110 is an optional step, and the controller 90 may directly proceed to step S120 without performing step S110 after performing step S100.

S110 단계에서 이상 데이터가 존재하지 않으면, 제어기(90)는 철도 차량(10)의 탈선 가능성이 낮고 선로의 이상도 없는 것으로 판단하고, 본 발명의 실시 예에 따른 방법을 종료한다. S110 단계에서 이상 데이터가 존재하면, 제어기(90)는 철도 차량(10)의 탈선이 임박했는지 여부를 판단하고(S120), 철도 차량(10)이 탈선하였는지를 판단하며(S130), 철도 차량(10)이 위치한 선로의 이상 여부를 판단할 수 있다(S140). S120 단계 내지 S140 단계는 독립적이며, 제어기(90)는 S120 단계 내지 S140 단계를 반드시 도 4에 예시된 순서대로 수행하지 않을 수 있다. 또한, 제어기(90)는 S120 단계 내지 S140 단계 중 적어도 하나의 단계를 수행하지 않을 수 있다. 아래에서는 S120 단계 내지 S140 단계를 보다 상세히 설명한다. If abnormal data does not exist in step S110, the controller 90 determines that the possibility of derailment of the railway vehicle 10 is low and there is no abnormality of the track, and ends the method according to the embodiment of the present invention. If abnormal data exists in step S110, the controller 90 determines whether derailment of the railroad car 10 is imminent (S120), determines whether the railroad car 10 derails (S130), and determines whether the railroad car 10 derails (S130). ) It is possible to determine whether or not the line is located (S140). Steps S120 to S140 are independent, and the controller 90 may not necessarily perform steps S120 to S140 in the order illustrated in FIG. 4 . Also, the controller 90 may not perform at least one of steps S120 to S140. Steps S120 to S140 will be described in detail below.

도 5는 도 4의 S120 단계의 구체적인 흐름도이다.5 is a detailed flowchart of step S120 of FIG. 4 .

도 5에 도시된 바와 같이 S120 단계가 시작되면, 제어기(90)는 대차(20)의 횡방향 가속도를 기초로 1차 탈선 임박 지수를 계산한다(S200). 예를 들어, 대차(20)의 횡방향 가속도가 제1설정 횡방향 가속도 이상인 상태가 제1시간 동안 지속되면, 제어기(90)는 1차 탈선 임박 지수가 1인 것으로 계산할 수 있다. 이와는 달리, 대차(20)의 횡방향 가속도가 제1설정 횡방향 가속도 미만이거나, 대차(20)의 횡방향 가속도가 제1설정 횡방향 가속도 이상인 상태가 제1시간 동안 지속되지 않으면, 제어기(90)는 1차 탈선 임박 지수가 0인 것으로 계산할 수 있다. 여기서, 제1설정 횡방향 가속도와 제1시간은 당업자에 의하여 미리 설정된 값이다. As shown in FIG. 5 , when step S120 starts, the controller 90 calculates the first derailment imminence index based on the acceleration of the truck 20 in the lateral direction (S200). For example, if the state in which the lateral acceleration of the bogie 20 is equal to or greater than the first set lateral acceleration continues for the first time, the controller 90 may calculate that the first derailment impending index is 1. In contrast, if the lateral acceleration of the bogie 20 is less than the first set lateral acceleration, or if the state in which the lateral acceleration of the bogie 20 is greater than or equal to the first set lateral acceleration does not last for the first time, the controller 90 ) can be calculated as having a first-order imminence of derailment index equal to zero. Here, the first set lateral acceleration and the first time are preset values by those skilled in the art.

유사하게, 제어기(90)는 휠(32)의 횡방향 가속도를 기초로 2차 탈선 임박 지수를 계산한다(S210). 예를 들어, 해당 대차(20)에 포함된 모든 휠(32)의 횡방향 가속도의 평균이 제2설정 횡방향 가속도 이상인 상태가 제2시간 동안 지속되면, 제어기(90)는 2차 탈선 임박 지수가 1인 것으로 계산할 수 있다. 이와는 달리, 해당 대차(20)에 포함된 모든 휠(32)의 횡방향 가속도의 평균이 제2설정 횡방향 가속도 미만이거나, 해당 대차(20)에 포함된 모든 휠(32)의 횡방향 가속도의 평균이 제2설정 횡방향 가속도 이상인 상태가 제2시간 동안 지속되지 않으면, 제어기(90)는 2차 탈선 임박 지수가 0인 것으로 계산할 수 있다. 여기서, 제2설정 횡방향 가속도와 제2시간은 당업자에 의하여 미리 설정된 값이다.Similarly, the controller 90 calculates a secondary derailment imminence index based on the lateral acceleration of the wheel 32 (S210). For example, if the average of the lateral accelerations of all wheels 32 included in the bogie 20 is greater than or equal to the second set lateral acceleration lasts for a second time period, the controller 90 calculates the second derailment impending index can be calculated to be 1. Unlike this, the average of the lateral accelerations of all wheels 32 included in the bogie 20 is less than the second set lateral acceleration, or the lateral acceleration of all wheels 32 included in the bogie 20 If the state in which the average is equal to or greater than the second set lateral acceleration does not continue for the second time, the controller 90 may calculate that the second derailment impending index is zero. Here, the second set lateral acceleration and the second time are preset values by those skilled in the art.

1차 탈선 임박 지수와 2차 탈선 임박 지수가 계산되면, 제어기(90)는 1차 탈선 임박 지수와 2차 탈선 임박 지수를 기초로 최종 탈선 임박 지수를 계산한다(S220). 최종 탈선 임박 지수는 다음의 식으로부터 계산될 수 있다. After the first and second deviation imminence indexes are calculated, the controller 90 calculates a final deviation imminence index based on the first and second deviation imminence indexes (S220). The final derailment imminence index can be calculated from the equation

최종 탈선 임박 지수 = 1차 탈선 임박 지수 * 1차 탈선 임박 비중 계수 + 2차 탈선 임박 지수 * 2차 탈선 임박 비중 계수Final Deviation Imminent Index = 1st Deviation Imminent Index * 1st Deviation Imminent Weight Factor + 2nd Deviation Imminent Index * 2nd Deviation Imminent Weight Factor

여기서, 1차 탈선 임박 비중 계수와 2차 탈선 임박 비중 계수는 각각 0과 1 사이의 값이며, 1차 탈선 임박 비중 계수와 2차 탈선 임박 비중 계수의 합은 1일 수 있다. Here, the first deviation imminent weight coefficient and the second deviation imminent weight coefficient are values between 0 and 1, respectively, and the sum of the first deviation imminent weight coefficient and the second deviation imminent weight coefficient may be 1.

제어기(90)는 최종 탈선 임박 지수가 탈선 임박 임계값 이상인지를 판단한다(S230). 탈선 임박 임계값은 실험 또는 경험을 통해 미리 설정되며, 예를 들어 0.5일 수 있다. 그러나, 탈선 임박 임계값은 0.5에 한정되지 아니한다. The controller 90 determines whether the final derailment imminent index is greater than or equal to the derailment imminent threshold value (S230). The threshold for imminent derailment is preset through experimentation or experience, and may be, for example, 0.5. However, the derailment impending threshold is not limited to 0.5.

S230 단계에서 최종 탈선 임박 지수가 탈선 임박 임계값 미만이면, 제어기(90)는 탈선이 임박하지 않은 것으로 판단하고, S120 단계를 종료한다. 이와는 달리, S230 단계에서 최종 탈선 임박 지수가 탈선 임박 임계값 이상이면, 제어기(90)는 탈선이 임박한 것으로 판단한다. 또한, 탈선이 임박한 것으로 판단하면, 제어기(90)는 견인 모터(24) 및/또는 제동 장치(92)를 제어하여 철도 차량(10)을 감속하거나 디스플레이(68)에 탈선이 임박하였다는 표시를 디스플레이하여 운전자에게 경고할 수 있다. 운전자는 디스플레이(68)에 표시된 경고를 기초로 철도 차량(10)을 감속하도록 견인 모터(24) 및/또는 제동 장치(92)를 수동으로 제어할 수 있다. 그 후, 제어기(90)는 S120 단계를 종료한다. If the final derailment imminent index is less than the derailment imminent threshold in step S230, the controller 90 determines that derailment is not imminent, and ends step S120. In contrast, if the final derailment imminent index is greater than or equal to the derailment imminent threshold in step S230, the controller 90 determines that derailment is imminent. In addition, if it is determined that a derailment is imminent, the controller 90 controls the traction motor 24 and/or the braking device 92 to decelerate the railroad car 10 or display an indication that the derailment is imminent on the display 68. display to alert the driver. The driver may manually control the traction motor 24 and/or the braking device 92 to decelerate the rolling stock 10 based on the warning displayed on the display 68. After that, the controller 90 ends step S120.

도 6은 도 4의 S130 단계의 구체적인 흐름도이다. 6 is a detailed flowchart of step S130 of FIG. 4 .

앞에서 설명한 바와 같이, S120 단계 내지 S140 단계는 서로 독립적이므로, S130 단계는 S120 단계에서 판단되는 탈선 임박 여부와는 무관하게 수행될 수 있다. As described above, since steps S120 to S140 are independent of each other, step S130 may be performed regardless of whether the derailment is imminent determined in step S120.

도 6에 도시된 바와 같이 S130 단계가 시작되면, 제어기(90)는 대차(20)의 수직 방향 가속도를 기초로 1차 탈선 지수를 계산한다(S300). 예를 들어, 대차(20)의 수직 방향 가속도가 제1설정 수직 방향 가속도 이상인 상태가 제1설정 횟수 반복되면, 제어기(90)는 1차 탈선 지수가 1인 것으로 계산할 수 있다. 여기서, 제1설정 횟수는 2회 또는 3회일 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다. 이와는 달리, 대차(20)의 수직 방향 가속도가 제1설정 수직 방향 가속도 미만이거나, 대차(20)의 수직 방향 가속도가 제1설정 수직 방향 가속도 이상인 상태가 제1설정 횟수만큼 반복되지 않으면, 제어기(90)는 1차 탈선 지수가 0인 것으로 계산할 수 있다. 여기서, 제1설정 수직 방향 가속도와 제1설정 횟수는 당업자에 의하여 미리 설정된 값이다.As shown in FIG. 6 , when step S130 starts, the controller 90 calculates the first derailment index based on the acceleration of the bogie 20 in the vertical direction (S300). For example, if a state in which the vertical acceleration of the bogie 20 is greater than or equal to the first set vertical acceleration is repeated a first set number of times, the controller 90 may calculate that the first derailment index is 1. Here, the first set number of times may be 2 or 3 times, but is not limited thereto. Unlike this, if the vertical acceleration of the bogie 20 is less than the first set vertical acceleration or if the vertical acceleration of the bogie 20 is greater than or equal to the first set vertical acceleration is not repeated by the first set number of times, the controller ( 90) can be calculated as having a first-order derailment index of zero. Here, the first set vertical direction acceleration and the first set number of times are preset values by those skilled in the art.

유사하게, 제어기(90)는 휠(32)의 수직 방향 가속도를 기초로 2차 탈선 지수를 계산한다(S310). 예를 들어, 해당 대차(20)에 포함된 2개 이상의 휠(32)의 수직 방향 가속도가 각각 제2설정 수직 방향 가속도 이상인 상태가 제2설정 횟수 반복되면, 제어기(90)는 2차 탈선 지수가 1인 것으로 계산할 수 있다. 여기서, 제2설정 횟수는 2회 또는 3회일 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다. 이와는 달리, 해당 대차(20)에 포함된 2개 이상의 휠(32)의 수직 방향 가속도가 모두 제2설정 수직 방향 가속도 미만이거나, 해당 대차(20)에 포함된 2개 이상의 휠(32)의 수직 방향 가속도가 각각 제2설정 수직 방향 가속도 이상인 상태가 제2설정 횟수만큼 반복되지 않으면, 제어기(90)는 2차 탈선 지수가 0인 것으로 계산할 수 있다. 여기서, 제2설정 수직 방향 가속도와 제2설정 횟수는 당업자에 의하여 미리 설정된 값이다.Similarly, the controller 90 calculates a secondary derailment index based on the acceleration of the wheel 32 in the vertical direction (S310). For example, if a state in which the vertical acceleration of two or more wheels 32 included in the bogie 20 is equal to or greater than the second set vertical acceleration is repeated a second set number of times, the controller 90 sets the second derailment index. can be calculated to be 1. Here, the second set number of times may be 2 or 3 times, but is not limited thereto. Unlike this, all of the vertical direction accelerations of the two or more wheels 32 included in the bogie 20 are less than the second set vertical direction acceleration, or the vertical direction of the two or more wheels 32 included in the bogie 20 If the state in which each directional acceleration is equal to or greater than the second set vertical direction acceleration is not repeated the second set number of times, the controller 90 may calculate that the second deviation index is zero. Here, the second set vertical direction acceleration and the second set number of times are preset values by those skilled in the art.

1차 탈선 지수와 2차 탈선 지수가 계산되면, 제어기(90)는 1차 탈선 지수와 2차 탈선 지수를 기초로 최종 탈선 지수를 계산한다(S320). 최종 탈선 지수는 다음의 식으로부터 계산될 수 있다. After the first and second derailment indices are calculated, the controller 90 calculates a final derailment index based on the first and second derailment indices (S320). The final derailment index can be calculated from the equation

최종 탈선 지수 = 1차 탈선 지수 * 1차 탈선 비중 계수 + 2차 탈선 지수 * 2차 탈선 비중 계수Final Deviation Index = 1st Deviation Index * 1st Deviation Weight Factor + 2nd Deviation Index * 2nd Deviation Weight Factor

여기서, 1차 탈선 비중 계수와 2차 탈선 비중 계수는 각각 0과 1 사이의 값이며, 1차 탈선 비중 계수와 2차 탈선 비중 계수의 합은 1일 수 있다. Here, the first deviation specific gravity coefficient and the second deviation specific gravity coefficient are values between 0 and 1, respectively, and the sum of the first deviation specific gravity coefficient and the second deviation specific gravity coefficient may be 1.

제어기(90)는 최종 탈선 지수가 탈선 임계값 이상인지를 판단한다(S330). 탈선 임계값은 실험 또는 경험을 통해 미리 설정되며, 예를 들어 0.5일 수 있다. 그러나, 탈선 임계값은 0.5에 한정되지 아니한다. The controller 90 determines whether the final derailment index is greater than or equal to the derailment threshold (S330). The derailment threshold is preset through experimentation or experience, and may be, for example, 0.5. However, the derailment threshold is not limited to 0.5.

S330 단계에서 최종 탈선 지수가 탈선 임계값 미만이면, 제어기(90)는 탈선이 발생하지 않은 것으로 판단하고, S130 단계를 종료한다. 이와는 달리, S330 단계에서 최종 탈선 지수가 탈선 임계값 이상이면, 제어기(90)는 탈선이 발생한 것으로 판단한다. 또한, 탈선이 발생한 것으로 판단하면, 제어기(90)는 견인 모터(24) 및/또는 제동 장치(92)를 제어하여 철도 차량(10)을 제동하거나 디스플레이(68)에 철도 차량(10)이 탈선되었다는 표시를 디스플레이하여 운전자에게 경고할 수 있다. 운전자는 디스플레이(68)에 표시된 경고를 기초로 철도 차량(10)을 제동하도록 견인 모터(24) 및/또는 제동 장치(92)를 수동으로 제어할 수 있다. 그 후, 제어기(90)는 S130 단계를 종료한다.If the final derailment index is less than the derailment threshold in step S330, the controller 90 determines that no derailment has occurred and ends step S130. In contrast, if the final derailment index is greater than or equal to the derailment threshold in step S330, the controller 90 determines that derailment has occurred. In addition, if it is determined that the derailment has occurred, the controller 90 controls the traction motor 24 and/or the braking device 92 to brake the railroad car 10 or the display 68 indicates that the railroad car 10 is derailed. It is possible to warn the driver by displaying the indication that it has occurred. The driver may manually control the traction motor 24 and/or the brake device 92 to brake the railcar 10 based on the warning displayed on the display 68. After that, the controller 90 ends step S130.

도 7은 도 4의 S140 단계의 구체적인 흐름도이다. 7 is a detailed flowchart of step S140 of FIG. 4 .

앞에서 설명한 바와 같이, S120 단계 내지 S140 단계는 서로 독립적이므로, S140 단계는 S120 단계에서 판단되는 탈선 임박 여부 및/또는 S130 단계에서 판단되는 탈선 여부와는 무관하게 수행될 수 있다. As described above, since steps S120 to S140 are independent of each other, step S140 may be performed regardless of whether the derailment is imminent determined in step S120 and/or whether the derailment is determined in step S130.

도 7에 도시된 바와 같이 S140 단계가 시작되면, 제어기(90)는 대차(20)의 수직 방향 가속도 또는 횡방향 가속도를 기초로 1차 선로 이상 지수를 계산한다(S400). 예를 들어, 1차 선로 이상 지수는 철도 차량(10)의 길이 방향을 따라 이격된 두 개의 대차(20)의 수직 방향 가속도 또는 횡방향 가속도가 모두 제3설정 수직 방향 가속도 또는 제3설정 횡방향 가속도 이상인 제1이상 신호를 해당 대차들(20)의 대차 센서 모듈들(46)이 검출하였고, 상기 대차 센서 모듈들(46)이 제1이상 신호를 검출한 시점들의 차와, 두 개의 대차 센서 모듈들(46) 사이의 거리를 철도 차량(10)의 속도로 나눈 값의 일치 여부에 따라 계산될 수 있다. 여기서, 제3설정 수직 방향 가속도와 제3설정 횡방향 가속도는 당업자에 의하여 미리 설정된 값이다. 예를 들어, 상기 대차 센서 모듈들(46)이 제1이상 신호를 검출한 시점들의 차가 두 개의 대차 센서 모듈들(46) 사이의 거리를 철도 차량(10)의 속도로 나눈 값과 완전히 일치하면 1차 선로 이상 지수는 1일 수 있고, 상기 대차 센서 모듈들(46)이 제1이상 신호를 검출한 시점들의 차와, 두 개의 대차 센서 모듈들(46) 사이의 거리를 철도 차량(10)의 속도로 나눈 값 사이의 차를 제1이상 신호를 검출한 시점들의 차로 나눈 값이 0.5이면, 1차 선로 이상 지수는 0.5일 수 있다. 그러나, 1차 선로 이상 지수를 계산하는 방법은 이에 한정되지 않는다. As shown in FIG. 7 , when step S140 starts, the controller 90 calculates the first line abnormality index based on the acceleration in the vertical direction or the acceleration in the lateral direction of the bogie 20 (S400). For example, in the first line abnormality index, both the vertical acceleration or the lateral acceleration of the two bogies 20 spaced apart along the length direction of the railway vehicle 10 are the third set vertical acceleration or the third set lateral direction The balance sensor modules 46 of the corresponding bogies 20 detected the first abnormal signal, which is more than the acceleration, and the difference between the time points at which the balance sensor modules 46 detected the first abnormal signal, and the two bogie sensors It can be calculated according to whether a value obtained by dividing the distance between the modules 46 by the speed of the railway vehicle 10 matches. Here, the third set vertical acceleration and the third set lateral acceleration are preset values by those skilled in the art. For example, if the difference between the points of time at which the balance sensor modules 46 detected the first abnormal signal completely coincides with the value obtained by dividing the distance between the two balance sensor modules 46 by the speed of the railway vehicle 10 The primary track abnormality index may be 1, and the difference between the time points at which the balance sensor modules 46 detect the first abnormal signal and the distance between the two balance sensor modules 46 are calculated as the railway vehicle 10. If the value obtained by dividing the difference between the values divided by the speed of is 0.5, the primary line abnormality index may be 0.5. However, the method of calculating the first-order line abnormality index is not limited thereto.

유사하게, 제어기(90)는 휠(32)의 수직 방향 가속도 또는 횡방향 가속도를 기초로 2차 선로 이상 지수를 계산한다(S410). 예를 들어, 2차 선로 이상 지수는 철도 차량(10)의 길이 방향을 따라 이격된 두 개의 휠(32)의 수직 방향 가속도 또는 횡방향 가속도가 모두 제4설정 수직 방향 가속도 또는 제4설정 횡방향 가속도 이상인 제2이상 신호를 해당 휠들(32)의 휠 센서 모듈들(40)이 검출하였고, 상기 휠 센서 모듈들(40)이 제2이상 신호를 검출한 시점들의 차와, 두 개의 휠 센서 모듈들(40) 사이의 거리를 철도 차량(10)의 속도로 나눈 값의 일치 여부에 따라 계산될 수 있다. 여기서, 제4설정 수직 방향 가속도와 제4설정 횡방향 가속도는 당업자에 의하여 미리 설정된 값이다. 예를 들어, 상기 휠 센서 모듈들(40)이 제2이상 신호를 검출한 시점들의 차가 두 개의 휠 센서 모듈들(40) 사이의 거리를 철도 차량(10)의 속도로 나눈 값과 완전히 일치하면 2차 선로 이상 지수는 1일 수 있고, 상기 휠 센서 모듈들(40)이 제2이상 신호를 검출한 시점들의 차와, 두 개의 휠 센서 모듈들(40) 사이의 거리를 철도 차량(10)의 속도로 나눈 값 사이의 차를 제2이상 신호를 검출한 시점들의 차로 나눈 값이 0.5이면, 2차 선로 이상 지수는 0.5일 수 있다. 그러나, 2차 선로 이상 지수를 계산하는 방법은 이에 한정되지 않는다.Similarly, the controller 90 calculates a secondary line abnormality index based on the vertical acceleration or the lateral acceleration of the wheel 32 (S410). For example, in the secondary track anomaly index, both the vertical acceleration or the lateral acceleration of the two wheels 32 spaced apart along the longitudinal direction of the railway vehicle 10 are the fourth set vertical acceleration or the fourth set lateral direction. The wheel sensor modules 40 of the corresponding wheels 32 detected the second abnormal signal, which is more than the acceleration, and the difference between the time points at which the wheel sensor modules 40 detected the second abnormal signal, and the two wheel sensor modules It can be calculated according to whether a value obtained by dividing the distance between the s 40 by the speed of the railway vehicle 10 matches. Here, the fourth set vertical acceleration and the fourth set lateral acceleration are preset values by those skilled in the art. For example, if the difference between the time points at which the second abnormal signal was detected by the wheel sensor modules 40 completely coincides with the value obtained by dividing the distance between the two wheel sensor modules 40 by the speed of the railway vehicle 10 The secondary track abnormality index may be 1, and the difference between the time points at which the wheel sensor modules 40 detect the second abnormal signal and the distance between the two wheel sensor modules 40 are calculated as the railway vehicle 10. If the value obtained by dividing the difference between the values divided by the speed of is 0.5, the secondary line abnormality index may be 0.5. However, the method of calculating the secondary line abnormality index is not limited thereto.

1차 선로 이상 지수와 2차 선로 이상 지수가 계산되면, 제어기(90)는 1차 선로 이상 지수와 2차 선로 이상 지수를 기초로 최종 선로 이상 지수를 계산한다(S420). 최종 선로 이상 지수는 다음의 식으로부터 계산될 수 있다. After the first line failure index and the second line failure index are calculated, the controller 90 calculates the final line failure index based on the first line failure index and the second line failure index (S420). The final line anomaly index can be calculated from the following formula.

최종 선로 이상 지수 = 1차 선로 이상 지수 * 1차 선로 이상 비중 계수 + 2차 선로 이상 지수 * 2차 선로 이상 비중 계수Final line failure index = 1st line failure index * 1st line failure ratio factor + 2nd line failure index * 2nd line failure ratio factor

여기서, 1차 선로 이상 비중 계수와 2차 선로 이상 비중 계수는 각각 0과 1 사이의 값이며, 1차 선로 이상 비중 계수와 2차 선로 이상 비중 계수의 합은 1일 수 있다. Here, the specific gravity coefficient over the primary line and the specific gravity coefficient over the secondary line are each a value between 0 and 1, and the sum of the specific gravity coefficient over the primary line and the specific gravity coefficient over the secondary line may be 1.

제어기(90)는 최종 선로 이상 지수가 선로 이상 임계값 이상인지를 판단한다(S430). 선로 이상 임계값은 실험 또는 경험을 통해 미리 설정되며, 예를 들어 0.5일 수 있다. 그러나, 선로 이상 임계값은 0.5에 한정되지 아니한다. The controller 90 determines whether the final line fault index is greater than or equal to the line fault threshold (S430). The line abnormality threshold is preset through experimentation or experience, and may be, for example, 0.5. However, the line failure threshold is not limited to 0.5.

S430 단계에서 최종 선로 이상 지수가 선로 이상 임계값 미만이면, 제어기(90)는 선로 이상이 발생하지 않은 것으로 판단하고, S140 단계를 종료한다. 이와는 달리, S430 단계에서 최종 선로 이상 지수가 선로 이상 임계값 이상이면, 제어기(90)는 선로 이상이 발생한 것으로 판단한다. 또한, 선로 이상이 발생한 것으로 판단하면, 제어기(90)는 GPS(88)에서 검출한 철도 차량(10)의 위치를 기초로 선로 이상이 발생한 위치를 계산하고, 선로 이상이 발생한 사실과 선로 이상이 발생한 위치를 대차 모니터링 시스템(50), 차량 모니터링 시스템(60), 엣지 서버(64), 철도 차량 중앙 제어 장치(66), 그리고 지상 서버(78) 중 적어도 하나에 보고할 수 있다. 선로 정비사는 상기 보고를 기초로 이상이 발생한 선로를 수리하거나 교체할 수 있다. 또한, 제어기(90)는 선로 이상이 발생한 사실과 선로 이상이 발생한 위치를 디스플레이(68)에 디스플레이하여 운전자에게 경고할 수 있다. If the final line abnormality index is less than the line abnormality threshold in step S430, the controller 90 determines that no line abnormality has occurred and ends step S140. In contrast, if the final line abnormality index is equal to or greater than the line abnormality threshold in step S430, the controller 90 determines that a line abnormality has occurred. In addition, if it is determined that a track abnormality has occurred, the controller 90 calculates the location where a track abnormality has occurred based on the location of the railroad car 10 detected by the GPS 88, and determines the fact that a track abnormality has occurred and the track abnormality The generated position may be reported to at least one of the bogie monitoring system 50, the vehicle monitoring system 60, the edge server 64, the railway vehicle central control device 66, and the ground server 78. The track mechanic can repair or replace the faulty track based on the report. In addition, the controller 90 may warn the driver by displaying on the display 68 the fact that the line error has occurred and the location where the line error has occurred.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and is easily changed from the embodiments of the present invention by a person skilled in the art to which the present invention belongs, so that the same It includes all changes within the scope recognized as appropriate.

Claims

Detecting data including lateral acceleration and vertical acceleration of the wheel by the wheel sensor module and lateral acceleration and vertical acceleration of the bogie by the bogie sensor module;
determining, by a controller, whether derailment is imminent based on the lateral acceleration of the bogie and the lateral acceleration of the wheels;
Determining, by a controller, whether or not to derail based on the vertical acceleration of the bogie and the vertical acceleration of the wheels;
in response to determining that derailment is imminent, decelerating the rolling stock by the controller; and
braking the railway vehicle by a controller in response to determining that a derailment has occurred;
A method for diagnosing derailment of a railway vehicle and diagnosing a track.

According to claim 1,
Steps to determine whether derailment is imminent
Calculating a primary derailment imminence index based on the lateral acceleration of the bogie;
calculating a secondary derailment imminence index based on the lateral acceleration of the wheel;
calculating a final deviation imminence index based on the first deviation imminence index and the second deviation imminence index;
comparing the final derailment imminence index to a derailment imminence threshold; and
determining that derailment is imminent in response to a determination that the final derailment imminent index is equal to or greater than the derailment imminence threshold;
A method for diagnosing derailment of a railway vehicle and diagnosing a track.

According to claim 2,
The first derailment imminence index is calculated based on whether or not a state in which the lateral acceleration of the bogie is equal to or greater than the first set lateral acceleration lasts for a first time,
The 2nd derailment impending index is calculated based on whether or not the average of the lateral accelerations of all wheels included in the bogie is equal to or greater than the 2nd set lateral acceleration continues for the 2nd time. How to diagnose.

According to claim 2,
The final derailment imminence index is calculated as the sum of the product of the first derailment imminence index and the first derailment imminence index and the second derailment imminence index and the second derailment imminence index,
The first derailment impending weight coefficient and the second derailment imminent weight coefficient are values between 0 and 1, respectively. How to diagnose.

According to claim 1,
Steps to determine whether the derailment is
Calculating a first derailment index based on the vertical direction acceleration of the bogie;
calculating a secondary derailment index based on the vertical direction acceleration of the wheel;
calculating a final deviance index based on the first deviance index and the second deviance index;
comparing the final derailment index to a derailment threshold; and
determining that derailment has occurred in response to a determination that the final derailment index is greater than or equal to the derailment threshold;
A method for diagnosing derailment of a railway vehicle and diagnosing a track.

According to claim 5,
The first derailment index is calculated based on whether or not a state in which the vertical acceleration of the bogie is equal to or greater than the first set vertical acceleration is repeated a first set number of times,
The secondary derailment index diagnoses the derailment of the railway vehicle, which is calculated based on whether or not the state in which the vertical acceleration of two or more wheels included in the bogie is equal to or greater than the second set vertical acceleration is repeated a second set number of times, and How to diagnose.

According to claim 5,
The final derailment index is calculated as the sum of the product of the first derailment index and the first derailment ratio factor and the product of the second derailment index and the second derailment ratio factor,
A method of diagnosing rail vehicle derailment and diagnosing tracks, in which the primary derailment specific gravity coefficient and the secondary derailment specific gravity coefficient are values between 0 and 1, respectively, and the sum of the primary derailment specific gravity coefficient and the secondary derailment specific gravity coefficient is 1.

According to claim 1,
The data includes the installation distance of the wheel sensor module, the installation distance of the bogie sensor module, the speed and position of the railway vehicle,
The method further comprises the step of determining, by a controller, whether or not the track is abnormal based on the lateral acceleration or vertical acceleration of the bogie and the lateral acceleration or vertical acceleration of the wheels Diagnosing the derailment of the railway vehicle, How to diagnose a line.

According to claim 8,
The step of determining whether the line is abnormal is
Calculating a first line abnormality index based on the vertical acceleration or the lateral acceleration of the bogie;
calculating a secondary track abnormality index based on the vertical acceleration or the lateral acceleration of the wheel;
Calculating a final line failure index based on the first line failure index and the second line failure index;
comparing a final line failure index with a line failure threshold; and
Determining that a line abnormality has occurred in response to a determination that the final line abnormality index is greater than or equal to a line abnormality threshold value;
A method for diagnosing derailment of a railway vehicle and diagnosing a track.

According to claim 9,
The primary track abnormality index is the first abnormality signal in which both the vertical acceleration or the lateral acceleration of two bogies spaced apart along the length direction of the railway vehicle are equal to or greater than the third set vertical acceleration or the third set lateral acceleration. It is calculated according to whether the difference between the points of time when the balance sensor modules detected the first abnormal signal and the value obtained by dividing the distance between the two balance sensor modules by the speed of the railway vehicle was detected by the balance sensor modules,
The secondary track anomaly index is a second abnormality signal in which both the vertical acceleration or lateral acceleration of two wheels spaced apart along the length of the railway vehicle are equal to or greater than the fourth setting vertical acceleration or the fourth setting lateral acceleration of the corresponding wheels. A railway vehicle calculated according to whether the wheel sensor modules detected and the difference between the points at which the second abnormal signal was detected by the wheel sensor modules and the value obtained by dividing the distance between the two wheel sensor modules by the speed of the railway vehicle matched How to diagnose the derailment of the line and diagnose the line.

According to claim 9,
The final line abnormality index is calculated as the sum of the products of the first line abnormality index and the primary line abnormality factor and the product of the secondary line abnormality index and the secondary line abnormality factor,
The primary and secondary track specificity coefficients are values between 0 and 1, respectively, and the sum of the primary and secondary track specificity coefficients is 1. How to diagnose.

According to claim 8,
The method further includes the step of reporting, by a controller, the fact that a track abnormality has occurred and the location where a track abnormality has occurred, in response to determining that a track abnormality has occurred, diagnosing derailment of the railway vehicle and diagnosing the track. method.

At least two wheel sensor modules installed apart from each other along the longitudinal direction of the railway vehicle and configured to detect lateral acceleration and vertical acceleration of the wheels;
At least two bogie sensor modules installed apart from each other along the longitudinal direction of the railway vehicle and configured to detect lateral acceleration and vertical acceleration of the bogie;
a speed sensor adapted to detect the speed of the railway vehicle;
GPS adapted to detect the location of railroad cars; and
Receives data from at least two wheel sensor modules, two bogie sensor modules, a speed sensor, and a GPS, and based on the data, determines whether a railroad vehicle is about to derail, whether a railroad vehicle is derailed, or whether a track is abnormal, and determines a controller configured to decelerate or brake the railway vehicle according to the result and display the determination result on a display;
Including,
A system for diagnosing derailments and diagnosing tracks, wherein the controller is adapted to execute the method according to any one of claims 1 to 12.