KR20240092361A - Railway Vehicle Speed and Position Measurement System Using Single Accelerometer and GPS, Method for Measuring Railway Vehicle Speed and Position Using the Same - Google Patents

Railway Vehicle Speed and Position Measurement System Using Single Accelerometer and GPS, Method for Measuring Railway Vehicle Speed and Position Using the Same Download PDF

Info

Publication number
KR20240092361A
KR20240092361A KR1020220175048A KR20220175048A KR20240092361A KR 20240092361 A KR20240092361 A KR 20240092361A KR 1020220175048 A KR1020220175048 A KR 1020220175048A KR 20220175048 A KR20220175048 A KR 20220175048A KR 20240092361 A KR20240092361 A KR 20240092361A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
railway vehicle
speed
gps
accelerometer
data
Prior art date
Application number
KR1020220175048A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
최성훈
신지환
김상수
김석원
Original Assignee
한국철도기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국철도기술연구원 filed Critical 한국철도기술연구원
Priority to KR1020220175048A priority Critical patent/KR20240092361A/en
Publication of KR20240092361A publication Critical patent/KR20240092361A/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61LGUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/021Measuring and recording of train speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61LGUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/025Absolute localisation, e.g. providing geodetic coordinates
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/003Kinematic accelerometers, i.e. measuring acceleration in relation to an external reference frame, e.g. Ferratis accelerometers
    • G01P15/005Kinematic accelerometers, i.e. measuring acceleration in relation to an external reference frame, e.g. Ferratis accelerometers measuring translational acceleration
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P7/00Measuring speed by integrating acceleration
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42Determining position
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/52Determining velocity
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61LGUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L2205/00Communication or navigation systems for railway traffic
    • B61L2205/04Satellite based navigation systems, e.g. global positioning system [GPS]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)

Abstract

본 발명은 철도 차량 차축 상에 장착되어, 철도 차량의 상하 방향 진동가속도를 측정하는 가속도계, 철도 차량의 개활지 운행 중 속도와 위치를 측정하는 GPS 유닛, 가속도계와 GPS 유닛의 측정 데이터를 수신하여, 가속도계에서 측정된 가속도 신호를 STFT방식으로 분석하여 철도 차량의 속도를 산출, GPS 신호가 도달하지 않는 음영지역에서의 GPS 유닛 측정 속도 데이터를 보정, 보정된 GPS 유닛 측정 속도 데이터를 이용해 철도 차량이 운행하는 전 구간의 위치 데이터를 보정하는 마이크로 프로세서 유닛, 마이크로 프로세서 유닛에서 생성된 보정된 철도 차량의 속도 및 위치 데이터 값을 철도 차량 관제부로 전송하는 통신 모듈로 구성되는 단일 가속도계와 GPS를 이용한 철도 차량 속도 및 위치 측정 시스템에 관한 것이다.The present invention is an accelerometer that is mounted on the axle of a railway vehicle and measures the vertical vibration acceleration of the railway vehicle, a GPS unit that measures the speed and position of the railway vehicle while operating in an open area, and receives measurement data from the accelerometer and the GPS unit. Calculate the speed of the railway vehicle by analyzing the acceleration signal measured in the STFT method, correct the GPS unit measured speed data in the shaded area where the GPS signal does not reach, and use the corrected GPS unit measured speed data to calculate the speed of the railway vehicle. Railroad vehicle speed using a single accelerometer and GPS, which consists of a microprocessor unit that corrects the position data of all sections, a communication module that transmits the corrected speed and position data values of the railroad vehicle generated by the microprocessor unit to the railroad vehicle control unit, and It is about a position measurement system.

Description

단일 가속도계와 GPS를 이용한 철도 차량 속도 및 위치 측정 시스템과, 이를 이용한 철도 차량 속도 및 위치 측정 방법 {Railway Vehicle Speed and Position Measurement System Using Single Accelerometer and GPS, Method for Measuring Railway Vehicle Speed and Position Using the Same}Railway Vehicle Speed and Position Measurement System Using Single Accelerometer and GPS, Method for Measuring Railway Vehicle Speed and Position Using the Same}

본 발명은 철도 차량의 속도 및 위치를 측정하는 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 철도 차량 차축 상에 장착되어, 철도 차량의 상하 방향 진동가속도를 측정하는 가속도계, 철도 차량의 개활지 운행 중 속도와 위치를 측정하는 GPS 유닛, 가속도계와 GPS 유닛의 측정 데이터를 수신하여, 가속도계에서 측정된 가속도 신호를 STFT방식으로 분석하여 철도 차량의 속도를 산출, GPS 신호가 도달하지 않는 음영지역에서의 GPS 유닛 측정 속도 데이터를 보정, 보정된 GPS 유닛 측정 속도 데이터를 이용해 철도 차량이 운행하는 전 구간의 위치 데이터를 보정하는 마이크로 프로세서 유닛, 마이크로 프로세서 유닛에서 생성된 보정된 철도 차량의 속도 및 위치 데이터 값을 철도 차량 관제부로 전송하는 통신 모듈로 구성되는 단일 가속도계와 GPS를 이용한 철도 차량 속도 및 위치 측정 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a system for measuring the speed and position of a railway vehicle, and more specifically, to an accelerometer mounted on the axle of a railway vehicle and measuring the vertical vibration acceleration of the railway vehicle, and the speed and position of the railway vehicle during open ground operation. Receives measurement data from the GPS unit, accelerometer, and GPS unit that measures the speed, analyzes the acceleration signal measured from the accelerometer using the STFT method, calculates the speed of the railway vehicle, and measures the speed of the GPS unit in shaded areas where GPS signals do not reach. A microprocessor unit that corrects the data and corrects the position data of all sections in which the railway vehicle operates using the calibrated GPS unit measured speed data, and the corrected speed and position data values of the railway vehicle generated by the microprocessor unit are used to control the railway vehicle It relates to a railway vehicle speed and position measurement system using a single accelerometer and GPS, which consists of a communication module that transmits to the secondary station.

철도 차량의 운행 중 선행 차량과의 운행 간격을 조정하여 충돌 사고 발생을 방지하기 위하여 철도 차량의 주행 속도를 측정하게 되며, 철도 차량의 제동 또는 추진을 통해 주행 속도를 조절하여, 운행 구간 별로 설정된 안전 속도를 유지하게 된다.During the operation of the railway vehicle, the running speed of the railway vehicle is measured to prevent collision accidents by adjusting the running interval with the preceding vehicle, and the driving speed is adjusted through braking or propulsion of the railway vehicle to ensure safety established for each operation section. maintain speed.

철도 차량의 속도는 주로 차축 상에 설치된 타코미터(tachometer)를 통해 이루어지며, 타코미터는 차축의 회전 속도에 비례하는 속도 펄스를 이용하여 열차의 주행 속도를 연산하게 된다.The speed of a railway vehicle is mainly determined through a tachometer installed on the axle, and the tachometer calculates the running speed of the train using a speed pulse proportional to the rotational speed of the axle.

그러나 철도 차량의 차륜은 레일 표면과의 마찰에 의해 점차 마멸되면서 차륜의 직경이 줄어들게 되고, 철도 차량의 안정적인 주행이 가능하도록 주기적으로 차륜의 답면 표면을 삭정(wheel turning)하여 답면 프로파일을 최적의 상태로 유지하는 과정에서 차륜의 직경 감소가 발생하게 된다.However, as the wheels of railway vehicles gradually wear out due to friction with the rail surface, the diameter of the wheels decreases. To ensure stable running of railway vehicles, the tread surface of the wheels is periodically turned to maintain the tread profile in an optimal state. In the process of maintaining the wheel diameter, a decrease occurs.

차륜의 직경이 감소함에 따라 타코미터를 통해 측정한 차축의 회전 속도와 철도 차량의 주행 속도간 오차 발생이 증가하게 되며, 특히 차륜과 레일간 슬립 또는 슬라이드 발생과 같은 비정상적인 차륜 거동이 발생하는 경우, 철도 차량의 실제 주행 속도보다 타코미터의 속도 측정 결과가 낮게 측정되기 때문에 철도 차량의 안전 운행에 큰 위험 요소로 작용하게 된다.As the diameter of the wheel decreases, the error between the rotational speed of the axle measured through the tachometer and the running speed of the railway vehicle increases, especially when abnormal wheel behavior such as slip or slide between the wheel and rail occurs. Because the tachometer's speed measurement result is measured lower than the vehicle's actual running speed, it acts as a major risk factor for the safe operation of railroad vehicles.

이러한 문제를 방지하기 위하여 일본 등록특허공보 JP7125785(2022.08.25.등록)에서는 복수의 수신 수단을 통해 속도 계측 대상으로부터의 반사파를 수신한 후, 신호 처리 수단을 통해 복수의 안테나로 이루어진 수신 수단에서 수신된 반사파간 위상 변동을 산출하여 속도 계측 대상의 속도를 산출할 수 있는 속도 계측 장치, 속도 계측 프로그램, 기록 매체 및 속도 계측 방법을 제시하고 있다.In order to prevent this problem, Japanese Registered Patent Publication JP7125785 (registered on August 25, 2022) receives reflected waves from a speed measurement target through a plurality of receiving means, and then receives them from a receiving means consisting of a plurality of antennas through a signal processing means. A speed measurement device, speed measurement program, recording medium, and speed measurement method that can calculate the speed of the speed measurement object by calculating the phase variation between reflected waves are presented.

그러나 위와 같은 주행 속도 계측 방법은 속도 측정 영역에 복수의 수신 수단을 설치할 필요가 있어 속도 측정 시스템 구축 비용이 증가하게 되고, 수신 수단이 설치되지 않은 구간에서는 속도 계측 대상의 속도를 산출할 수 없는 단점을 가지고 있다.However, the above driving speed measurement method requires installing multiple receiving means in the speed measurement area, which increases the cost of building a speed measurement system, and has the disadvantage of not being able to calculate the speed of the speed measurement target in sections where the receiving means are not installed. has.

또한, 일본 등록특허공보 JP6349534(2018.06.20.등록)에서는 철도 차량에 설치된 레이저 광원으로부터 레이저 빔을 레일 부설측 물체로 조사하고, 산란된 레이저 빔을 차동형 LDV 수광 소자로 수광하여 도플러 신호를 추출함으로써, 철도 차량의 속도를 계측하는 철도 차량 속도 측정 방법 및 이를 위한 측정 장치를 제안하고 있다.In addition, in Japanese Registered Patent Publication JP6349534 (registered on June 20, 2018), a laser beam is irradiated from a laser light source installed on a railway vehicle to an object on the rail laying side, and the scattered laser beam is received by a differential LDV light receiving element to extract a Doppler signal. , a railway vehicle speed measurement method and a measuring device for measuring the speed of a railway vehicle are proposed.

그러나 이와 같은 주행 속도 계측 방법 또한 속도 측정 영역마다 레일 부설측 물체를 설치할 필요가 있어 속도 측정 시스템 구축 비용이 증가하게 되고, 레일 부설측 물체가 설치되지 않은 구간에서는 속도 계측 대상의 속도를 산출할 수 없으며, 안개나 폭설 또는 폭우 발생 등과 같은 기상 악화 발생 시 레이저 광원의 조사 및 수광이 안정적으로 이루어지지 못하여 속도 계측 대상의 속도를 산출이 어려운 문제를 가지고 있었다.However, this method of measuring running speed also requires installing rail-laying objects in each speed measurement area, which increases the cost of building a speed measurement system. In sections where rail-laying objects are not installed, the speed of the speed measurement target cannot be calculated. In addition, in the event of bad weather such as fog, heavy snow, or heavy rain, the irradiation and reception of the laser light source could not be performed stably, making it difficult to calculate the speed of the speed measurement target.

일본 등록특허공보 JP7125785 (2022.08.25. 등록)Japanese Registered Patent Publication JP7125785 (registered on August 25, 2022) 일본 등록특허공보 JP6349534 (2018.06.20. 등록)Japanese Registered Patent Publication JP6349534 (registered on 2018.06.20)

본 발명의 실시 예에서는 철도 차량 속도 측정 시스텝이 철도 차량 상에 형성되도록 하고, 철도 차량의 주행 구간에 별도의 속도 측정 수단을 설치 또는 구비하지 않도록 구성함으로써, 속도 측정 시스템 구축 비용 증가를 최소화할 수 있는 철도 차량 속도 및 위치 측정 시스템과 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In an embodiment of the present invention, the railroad car speed measurement system is formed on the railroad car, and a separate speed measurement means is not installed or provided in the running section of the railroad car, thereby minimizing the increase in the cost of building a speed measurement system. The purpose is to provide a railway vehicle speed and position measurement system and measurement method that can be used.

본 발명의 실시 예에서는 기상 악화 발생과 같은 외부 환경 요인에 따라 속도 측정 정확성 및 신뢰도가 감소하지 않는 철도 차량 속도 및 위치 측정 시스템과 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the embodiment of the present invention is to provide a railway vehicle speed and position measurement system and measurement method in which speed measurement accuracy and reliability do not decrease due to external environmental factors such as bad weather.

본 발명에 따른 단일 가속도계와 GPS를 이용한 철도 차량 속도 및 위치 측정 시스템은, 철도 차량 차축 상에 장착되어, 철도 차량의 상하 방향 진동가속도를 측정하는 가속도계; 철도 차량의 개활지 운행 중 속도와 위치를 측정하는 GPS 유닛; 가속도계와 GPS 유닛의 측정 데이터를 수신하여, ⅰ) 가속도계에서 측정된 가속도 신호를 STFT(Short Time Fourier Transform) 방식으로 분석하여 철도 차량의 속도를 산출 ⅱ) GPS 신호가 도달하지 않는 음영지역에서의 GPS 유닛 측정 속도 데이터를 보정 ⅲ) 보정된 GPS 유닛 측정 속도 데이터를 이용해 철도 차량의 위치 데이터를 보정하는 마이크로 프로세서 유닛; 마이크로 프로세서 유닛에서 생성된 보정된 철도 차량의 속도 및 위치 데이터 값을 철도 차량 관제부로 전송하는 통신 모듈;로 구성된다.A railway vehicle speed and position measurement system using a single accelerometer and GPS according to the present invention includes an accelerometer mounted on a railway vehicle axle to measure the vertical vibration acceleration of the railway vehicle; A GPS unit that measures the speed and position of railway vehicles while operating in open areas; By receiving measurement data from the accelerometer and GPS unit, ⅰ) calculate the speed of the railway vehicle by analyzing the acceleration signal measured from the accelerometer using the STFT (Short Time Fourier Transform) method ⅱ) GPS in shaded areas where GPS signals do not reach correcting the unit measured speed data iii) a microprocessor unit correcting the position data of the railway vehicle using the corrected GPS unit measured speed data; It consists of a communication module that transmits the corrected speed and position data values of the railway vehicle generated by the microprocessor unit to the railway vehicle control unit.

본 발명의 실시 예에 따르면 가속도계를 통해 측정된 진동 신호를 일정 시간 간격으로 분할하여 진동주파수 분석을 수행하되, 진동주파수는 ⅰ) 철도 차량의 차륜과 레일간 상호 작용에 따른 구름 진동 발생에 의해 발생한 차륜 진동주파수(fw) ⅱ) 레일을 지지하는 침목으로부터 이격된 거리에 따른 레일 궤도 강성 차이에 의해 발생한 침목 진동주파수(fs)로 이루어지며, 진동주파수 공식 및 철도 차량의 차륜 직경(d)과 침목 배치 간격(s)으로부터 철도 차량의 속도(v)를 산출하여, 시간 구간별로 STFT 분석을 함으로써, 차륜의 직경 및 침목 배치 간격의 오차를 보상하여 철도 차량의 속도를 산출한다.According to an embodiment of the present invention, vibration frequency analysis is performed by dividing the vibration signal measured through an accelerometer into regular time intervals, and the vibration frequency is i) generated by rolling vibration due to interaction between the wheels and rails of a railway vehicle. Wheel vibration frequency (f w ) ⅱ) It consists of sleeper vibration frequency (f s ) caused by the difference in rail track rigidity according to the distance from the sleeper supporting the rail, and the vibration frequency formula is: and And by calculating the speed (v) of the railway vehicle from the wheel diameter (d) and sleeper arrangement spacing (s) of the railway vehicle, and performing STFT analysis for each time section, errors in wheel diameter and sleeper arrangement spacing are compensated for. Calculate the speed of

본 발명의 실시 예에 따르면 마이크로 프로세서 유닛을 통해 GPS 유닛의 속도 데이터 수신 상태를 실시간으로 감지하여, 철도 차량의 음영지역 진입에 따른 GPS 유닛의 속도 데이터 송신 중단 발생 시, 가속도계로부터 산출된 철도 차량의 속도를 GPS 유닛의 속도 데이터 수신 중단 직전 속도에 가감하여 보정한다.According to an embodiment of the present invention, the speed data reception status of the GPS unit is detected in real time through a microprocessor unit, and when the speed data transmission of the GPS unit is interrupted due to the railway vehicle entering the shadow area, the speed data reception status of the railway vehicle calculated from the accelerometer is detected. The speed is corrected by adding or subtracting from the speed just before the GPS unit stopped receiving speed data.

본 발명에 따른 단일 가속도계와 GPS를 이용한 철도 차량 속도 및 위치 측정 방법은, 철도 차량 차축 상에 장착된 가속도계를 통해 철도 차량의 상하 방향 진동가속도를 측정하는 진동가속도 측정 단계; 철도 차량에 장착된 GPS 유닛으로부터 철도 차량의 주행 속도를 측정하는 GPS 측정 단계; 가속도계의 진동가속도 측정 신호와 GPS 유닛의 GPS 신호를 마이크로 프로세서 유닛으로 전송하는 신호 전송 단계; 마이크로 프로세서 유닛을 통해 가속도계에서 측정된 진동가속도의 측정 신호를 일정 시간 간격으로 분할하며, 분할된 주파수를 푸리에 변환하여 분석하는 STFT(Short Time Fourier Transform) 방식의 주파수 분석 단계; 마이크로 프로세서 유닛을 통해 분할된 주파수 분석 결과로부터 철도 차량의 주행 속도를 연산하는 주행 속도 연산 단계; 마이크로 프로세서 유닛을 통해 GPS 신호 수신 여부를 실시간으로 감지하여, ⅰ) GPS 신호 수신 감지 시, GPS 신호에 포함된 철도 차량의 주행 위치 및 속도 데이터를 최종 데이터로 확정 ⅱ) GPS 신호 미수신 감지 시 음영지역 주행 상태로 판단하며, 마지막으로 수신이 감지된 GPS 신호에 포함된 GPS 유닛 측정 속도 데이터에 주행 속도 연산 단계에서 연산된 철도 차량의 주행 속도 데이터를 가감함으로써 생성된 철도 차량 주행 위치 및 속도 데이터를 최종 데이터로 확정하는 주행 속도 보정 단계; 통신 모듈을 통해, GPS 신호 감지 및 주행 속도 보정 단계에서 확정된 최종 데이터를 관제부로 전송하는 데이터 전송 단계;로 구성되되, GPS 신호 감지는 진동가속도 측정 단계 내지 데이터 전송 단계 진행 과정에서 연속적으로 수행된다.The method for measuring the speed and position of a railway vehicle using a single accelerometer and GPS according to the present invention includes a vibration acceleration measurement step of measuring the vertical vibration acceleration of the railway vehicle through an accelerometer mounted on the axle of the railway vehicle; A GPS measurement step of measuring the running speed of a railway vehicle from a GPS unit mounted on the railway vehicle; A signal transmission step of transmitting the vibration acceleration measurement signal of the accelerometer and the GPS signal of the GPS unit to the microprocessor unit; A frequency analysis step using the STFT (Short Time Fourier Transform) method, in which the measurement signal of the vibration acceleration measured by the accelerometer through a microprocessor unit is divided into regular time intervals and the divided frequencies are analyzed by Fourier transformation; A traveling speed calculation step of calculating the traveling speed of the railway vehicle from the divided frequency analysis results through a microprocessor unit; The microprocessor unit detects GPS signal reception in real time, i) when GPS signal reception is detected, the driving position and speed data of the railway vehicle included in the GPS signal is confirmed as the final data ii) when GPS signal non-reception is detected, the shaded area It is judged as a driving state, and finally, the driving position and speed data of the railway vehicle generated by adding and subtracting the driving speed data of the railway vehicle calculated in the driving speed calculation stage to the GPS unit measured speed data included in the GPS signal for which reception was detected is the final result. A driving speed correction step confirmed by data; It consists of a data transmission step of transmitting the final data determined in the GPS signal detection and driving speed correction step to the control unit through a communication module; GPS signal detection is performed continuously from the vibration acceleration measurement step to the data transmission step. .

본 발명의 실시 예에 따르면 상기 주파수 분석 단계에서는 가속도계에서 측정된 진동 신호를 일정 시간 간격으로 분할하여 시간 구간별로 STFT 방식으로 진동주파수 분석을 수행하며, 상기 주행 속도 연산 단계에서는 ⅰ) 철도 차량의 차륜과 레일간 상호 작용에 따른 구름 진동 발생에 의해 발생한 차륜 진동주파수(fw) 공식 , d는 철도 차량의 차륜 직경 ⅱ) 레일을 지지하는 침목으로부터 이격된 거리에 따른 레일 궤도 강성 차이에 의해 발생한 침목 진동주파수(fs) 공식 , s는 침목 배치 간격으로부터 철도 차량의 속도(v)를 산출한다.According to an embodiment of the present invention, in the frequency analysis step, the vibration signal measured by the accelerometer is divided into regular time intervals and vibration frequency analysis is performed using the STFT method for each time section. In the traveling speed calculation step, i) the wheels of the railway vehicle Wheel vibration frequency (f w ) formula generated by rolling vibration due to interaction between rails and rails , d is the wheel diameter of the railway vehicle ⅱ) The sleeper vibration frequency (f s ) caused by the difference in rail track stiffness according to the distance from the sleeper supporting the rail is the formula , s calculates the speed (v) of the railway vehicle from the sleeper placement interval.

본 발명의 실시 예에 따르면 GPS 신호 수신이 용이한 개활지에서의 철도 차량 주행 시에는 GPS 신호로부터 철도 차량의 속도 및 위치를 측정하고, 음영지역 주행에 따른 GPS 신호 미감지 시, 차륜의 형상 오차로부터 유래하는 구름 진동과 침목과 레일간 지지 여부에 따른 레일의 강성 변화로부터 유래하는 진동으로부터 진동가속도를 STFT 방식으로 분석하여 철도 차량의 속도를 산출한 후, 산출 결과를 통해 최종 수신한 GPS 데이터를 보정함으로써, 음영지역에서의 철도 차량 주행 속도 및 위치를 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다. According to an embodiment of the present invention, when a railway vehicle is driven in an open area where GPS signals can be easily received, the speed and position of the railway vehicle are measured from the GPS signal, and when the GPS signal is not detected due to driving in a shaded area, the shape error of the wheels is measured. The speed of the railway vehicle is calculated by analyzing the vibration acceleration using the STFT method from the vibration resulting from the rolling vibration and the change in the rigidity of the rail depending on whether or not it is supported between the sleeper and the rail, and then the final received GPS data is corrected using the calculation result. By doing so, there is an effect of accurately measuring the traveling speed and position of the railway vehicle in the shaded area.

본 발명의 실시 예에 따르면 속도 측정 시스템이 철도 차량의 차축 상에 장착되므로, 시스템 설치가 용이하며, 시스템 구축 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, since the speed measurement system is mounted on the axle of a railway vehicle, system installation is easy and system construction costs can be reduced.

본 발명의 실시 예에 따르면 철도 차량의 속도 측정을 위해 선로 상에 별도의 측정 시스템을 구축할 필요가 없어 시스템 구축 비용을 저감하고, 기상 악화 발생 등의 외부 환경 변화와 관계 없이 일관된 정확도와 신뢰도를 가지는 속도 및 위치 측정 결과를 얻을 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, there is no need to build a separate measurement system on the track to measure the speed of railway vehicles, thereby reducing system construction costs and maintaining consistent accuracy and reliability regardless of external environmental changes such as bad weather. It has the effect of obtaining speed and position measurement results.

본 발명의 실시 예에 따르면 진동주파수를 STFT 방식으로 분석하여 속도를 산출함으로써, 철도 차량의 주행 중 차륜과 레일간 슬립 발생에 따른 진동주파수의 불규칙성이 증가하더라도 로컬 섹션별로 개별적으로 속도를 산출하여, 측정된 전체 구간으로부터 일괄적으로 산출된 속도에 비해 신뢰도 높은 측정 결과를 얻을 수 있는 효과가 있다. According to an embodiment of the present invention, the vibration frequency is analyzed using the STFT method to calculate the speed, so that even if the irregularity of the vibration frequency increases due to slip between wheels and rails while the railway vehicle is running, the speed is calculated individually for each local section, It has the effect of obtaining highly reliable measurement results compared to speeds calculated collectively from the entire measured section.

본 발명의 실시 예에 따르면 진동주파수를 STFT 방식으로 분석하여 속도를 산출함으로써, 주행 속도 연산 과정에서 마이크로 프로세서 유닛에 걸리는 부하 발생을 절감하는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, the vibration frequency is analyzed using the STFT method to calculate the speed, thereby reducing the load on the microprocessor unit during the driving speed calculation process.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 단일 가속도계와 GPS를 이용한 철도 차량 속도 및 위치 측정 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 철도 차량의 차륜 및 차축의 단면 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 완전한 원형을 이루는 설계 상의 철도 차량 차륜 답면 단면 형상과, 실제 철도 차량 차륜 답면 단면 형상간 오차를 나타내는 도면이다.
도 4는 레일과 침목으로 이루어진 궤도의 평면 구조 및 침목의 지지점으로부터 이격된 거리에 따른 레일 강성 변화를 나타내는 도면이다.
도 5는 가속도계를 통해 측정한 시간에 따른 철도 차량 속도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6은 STFT 방식을 통한 철도 차량의 높이 방향 진동 가속도 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
Figure 1 is a diagram showing the configuration of a railway vehicle speed and position measurement system using a single accelerometer and GPS according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing the cross-sectional structure of the wheels and axles of a railway vehicle.
Figure 3 is a diagram showing the error between the cross-sectional shape of a railway vehicle wheel tread in a design that forms a complete circle and the cross-sectional shape of an actual railway vehicle wheel tread.
Figure 4 is a diagram showing the planar structure of a track composed of a rail and a sleeper and the change in rail stiffness according to the distance from the support point of the sleeper.
Figure 5 is a graph showing the change in railway vehicle speed over time measured through an accelerometer.
Figure 6 is a graph showing the results of analysis of the vibration acceleration in the height direction of a railway vehicle through the STFT method.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings.

본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는 데 필요한 부분을 중심으로 상세히 설명한다. A detailed explanation will be given focusing on the parts necessary to understand the operation and action according to the present invention.

본 발명의 실시 예를 설명하면서, 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려졌고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. While describing embodiments of the present invention, description of technical content that is well known in the technical field to which the present invention belongs and that is not directly related to the present invention will be omitted.

이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.This is to convey the gist of the present invention more clearly without obscuring it by omitting unnecessary explanation.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 동일한 명칭의 구성 요소에 대하여 도면에 따라 다른 참조부호를 부여할 수도 있으며, 서로 다른 도면임에도 동일한 참조부호를 부여할 수도 있다. Additionally, when describing the components of the present invention, different reference numerals may be assigned to components with the same name depending on the drawings, and the same reference numerals may be assigned to different drawings.

그러나 이와 같은 경우라 하더라도 해당 구성 요소가 실시 예에 따라 서로 다른 기능을 갖는다는 것을 의미하거나, 서로 다른 실시 예에서 동일한 기능을 갖는다는 것을 의미하는 것은 아니며, 각각의 구성 요소의 기능은 해당 실시 예에서의 각각의 구성 요소에 대한 설명에 기초하여 판단하여야 할 것이다.However, even in this case, it does not mean that the corresponding components have different functions depending on the embodiment or that they have the same function in different embodiments, and the function of each component is different in the corresponding embodiment. The judgment should be made based on the description of each component in .

또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.In addition, the technical terms used in this specification, unless specifically defined differently in this specification, should be interpreted as meanings commonly understood by those skilled in the art in the technical field to which the present invention pertains, and should not be overly comprehensive. It should not be interpreted as meaningless or in an excessively reduced meaning.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. Additionally, as used herein, singular expressions include plural expressions, unless the context dictates otherwise.

본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. In the present application, terms such as “consists of” or “comprises” should not be construed as necessarily including all of the various components or steps described in the specification, and some of the components or steps may include It may not be included, or it should be interpreted as including additional components or steps.

본 발명의 실시 예에 따른 단일 가속도계와 GPS를 이용한 철도 차량 속도 및 위치 측정 시스템은, 도 1에서 도시하는 바와 같이 철도 차량의 상하 방향 진동가속도를 측정하는 가속도계(1)와, 철도 차량의 개활지 운행 중 속도와 위치를 측정하는 GPS 유닛(2)과, 가속도계(1) 및 GPS 유닛(2)의 측정 데이터를 수신하여 철도 차량의 속도 및 위치 데이터를 보정하는 마이크로 프로세서 유닛(MPU,Micro Processor Unit,3), 그리고 보정된 철도 차량의 속도 및 위치 데이터 값을 철도 차량 관제부로 전송하는 통신 모듈(4)로 구성된다.The railway vehicle speed and position measurement system using a single accelerometer and GPS according to an embodiment of the present invention includes an accelerometer (1) that measures the vertical vibration acceleration of the railway vehicle, as shown in FIG. 1, and an open area operation of the railway vehicle. A GPS unit (2) that measures speed and position, and a microprocessor unit (MPU) that receives measurement data from the accelerometer (1) and GPS unit (2) to correct the speed and position data of the railway vehicle. 3), and a communication module (4) that transmits the corrected speed and position data values of the railway vehicle to the railway vehicle control unit.

가속도계(1)는 도 2와 같이 철도 차량의 구동력을 선로의 레일로 전달하는 차륜(10)의 회전축이 되는 철도 차량의 차축 상에 장착되고, 스프링과 같은 탄성 요소와 질량체로 구성된 사이즈모 시스템의 질량체 변위 측정을 통해 가속도를 측정하는 구조로 구성된다. As shown in Figure 2, the accelerometer (1) is mounted on the axle of the railway vehicle, which is the rotation axis of the wheel (10) that transmits the driving force of the railway vehicle to the rail of the track, and is a size sensor system consisting of an elastic element such as a spring and a mass body. It consists of a structure that measures acceleration through mass displacement measurement.

가속도계(1)는 질량체에 장착한 자석과 코일의 상대적 위치가 변화했을 때에 발생하는 기전력을 측정하는 가동 코일형 방식, 질량체 변위를 각각 압전소자나 정전용량이나 변형 게이지 또는 차동 트랜스를 통해 측정하는 압전형, 정전용량형, 변형 게이지형, 서보형 또는 차동 트랜스형 방식 중 선택되는 어느 하나 또는 이들의 조합 방식으로 작동한다.The accelerometer (1) is a moving coil type that measures the electromotive force generated when the relative positions of the magnet and coil mounted on the mass body change, and the displacement of the mass body is measured through a piezoelectric element, capacitance, strain gauge, or differential transformer, respectively. It operates in any one of the typical, capacitive, strain gauge, servo, or differential transform types, or in a combination thereof.

철도 차량의 차륜(10)의 답면(thread) 단면 형상은 완전한 원형을 이루도록 설계되지만, 차륜(10) 답면 표면 가공 중 발생하는 오차 또는 철도 차량 주행 중 레일 표면과의 접촉에 의한 마멸 발생 등의 복합적인 원인에 의해, 실제 차륜(10) 답면의 단면 형상은 도 3에서 도시하는 바와 같이 원형 단면을 이루지 않는다. The cross-sectional shape of the thread of the wheel 10 of a railway vehicle is designed to be completely circular, but complex factors such as errors occurring during processing of the tread surface of the wheel 10 or wear caused by contact with the rail surface while the railway vehicle is running For some reason, the actual cross-sectional shape of the tread surface of the wheel 10 does not form a circular cross-section as shown in FIG. 3.

이에 따라 차축 중심으로부터 차륜(10) 답면 표면까지의 거리가 상이하게 형성되어, 철도 차량 주행 시 레일 상부 표면으로부터 차축 중심까지의 높이가 변화하면서 구름 진동이 발생하게 된다.Accordingly, the distance from the center of the axle to the tread surface of the wheel 10 is formed differently, so that rolling vibration occurs as the height from the upper surface of the rail to the center of the axle changes when the railway vehicle is running.

또한, 도 4에서 도시하는 바와 같이 철도의 궤도는 차륜(10)을 지지하여 철도 차량의 진행 방향을 안내하는 레일과, 지면 및 레일 사이에 설치되어 레일 하부를 지지하는 다수의 침목(sleeper,20)으로 이루어지며, 각 침목(20)은 레일 길이 방향을 따라 일정한 간격으로 서로 이격 배치된다. In addition, as shown in Figure 4, the railway track includes a rail that supports the wheels 10 and guides the direction of travel of the railway vehicle, and a plurality of sleepers (20) installed between the ground and the rail to support the lower part of the rail. ), and each sleeper 20 is spaced apart from each other at regular intervals along the length of the rail.

차륜(10)과의 접촉지점을 통해 철도 차량의 하중이 궤도로 전달될 때, 침목(20)에 지지되는 지점으로부터 이격된 거리에 따라 레일의 강성이 상이하게 형성되며, 침목(20)에 의한 지지점에서 레일 강성이 최대 크기를 형성하고 침목(20)으로부터 이격될수록 점차 감소하여 이웃하여 배치된 침목(20)간 중간 지점에서 레일 강성이 최소 크기를 형성하게 된다.When the load of the railway vehicle is transferred to the track through the contact point with the wheel 10, the rigidity of the rail is formed differently depending on the distance from the point supported by the sleeper 20, and the rigidity of the rail is formed differently depending on the distance from the point supported by the sleeper 20. The rail stiffness reaches its maximum level at the support point and gradually decreases as the distance from the sleeper 20 increases, reaching its minimum level at the midpoint between adjacent sleepers 20.

철도 차량의 주행 시, 레일을 따라 이동하는 차륜(10) 위치가 침목(20)으로부터 멀어질수록 레일의 상하 방향 변위 발생량이 증가하게 되고, 차륜(10) 위치가 침목(20)에 가까워질수록 레일의 상하 방향 변위 발생량이 감소하면서 차륜(10)의 상하 방향 진동이 발생하게 된다.When a railway vehicle is running, the farther the wheel position moving along the rail is from the sleeper 20, the more vertical displacement of the rail occurs, and the closer the wheel 10 position is to the sleeper 20. As the amount of vertical displacement of the rail decreases, vertical vibration of the wheel 10 occurs.

가속도계(1)는 차륜(10)의 답면 형상에 의한 구름 진동으로부터 발생하는 진동가속도와, 레일의 강성 변화에 의해 발생하는 철도 차량의 상하 방향 진동 가속도를 측정한다.The accelerometer 1 measures the vibration acceleration generated from rolling vibration caused by the tread shape of the wheel 10 and the vertical vibration acceleration of the railway vehicle generated by changes in the rigidity of the rail.

GPS 유닛(2)은 4개의 인공위성으로부터 각각 수신한 전파를 분석하여, 3개의 인공위성으로부터 수신한 전파에 담긴 시간 정보를 삼각 방법으로 계산하고 각 위성과 측정 위치와의 거리를 측정한 후, 남은 하나의 인공위성에서 수신한 전파를 통해 오차를 보정함으로써, 철도 차량의 정확한 위치 및 이동 속도를 파악할 수 있는 GPS(Global Positioning System) 장치로 이루어져, 철도 차량의 개활지 운행 중 주행 속도와 위치를 측정한다.The GPS unit (2) analyzes the radio waves received from each of the four artificial satellites, calculates the time information contained in the radio waves received from the three satellites using the triangulation method, measures the distance between each satellite and the measurement location, and then It consists of a GPS (Global Positioning System) device that can determine the exact location and moving speed of railway vehicles by correcting errors through radio waves received from satellites, and measures the running speed and position of railway vehicles while operating in open areas.

마이크로 프로세서 유닛(MPU,Micro Processor Unit,3)은 가속도계(1)와 GPS 유닛(2)으로부터 측정된 데이터를 수신하며, 가속도계(1)에서 측정된 가속도 신호를 STFT(Short Time Fourier Transform, 단시간 푸리에 변환) 방식으로 분석하여 철도 차량의 속도를 산출한다.The microprocessor unit (MPU, Micro Processor Unit, 3) receives the measured data from the accelerometer (1) and the GPS unit (2), and converts the acceleration signal measured from the accelerometer (1) into STFT (Short Time Fourier Transform). Conversion) method is used to calculate the speed of the railway vehicle.

가속도계(1)에서 측정된 가속도 신호는 철도 차량의 가속이나 감속에 의한 속도 변화 및 차륜(10) 답면 형상에 의한 구름 진동이나 침목(20)과의 상대 위치에 따른 레일의 강성 변화에 의해 시간의 흐름에 따라 지속적으로 변화하므로, 가속도 신호는 시간에 따라 주파수가 지속적으로 변화하는 신호로 이루어지며, 도 5에서 도시하는 바와 같이 가속도 신호로부터 산출된 철도 차량의 속도 또한 시간에 따라 지속적으로 변화하게 된다.The acceleration signal measured by the accelerometer (1) varies over time due to changes in speed due to acceleration or deceleration of the railway vehicle, rolling vibration due to the shape of the tread of the wheels (10), or changes in the rigidity of the rail according to the relative position with the sleeper (20). Since it continuously changes according to the flow, the acceleration signal consists of a signal whose frequency continuously changes over time, and as shown in Figure 5, the speed of the railway vehicle calculated from the acceleration signal also continuously changes over time. .

가속도계(1)에서 측정된 가속도 신호를 신호 전체 구간에 대하여 일괄적으로 분석하는 경우, 분석된 결과가 시간에 따른 주파수 변화를 제대로 반영하기 어려워 산출된 철도 차량의 속도 오차 발생의 원인이 될 수 있다.When the acceleration signal measured by the accelerometer (1) is analyzed collectively for the entire signal section, it is difficult for the analyzed result to properly reflect the change in frequency over time, which may cause errors in the calculated speed of the railway vehicle. .

따라서 본 발명의 마이크로 프로세서 유닛(3)에서는 STFT 방식을 통해 가속도계(1)에서 측정된 가속도 신호를 일정 시간 간격에 따라 다수의 섹션으로 분할하고, 분할된 로컬 섹션의 신호별로 푸리에 변환함으로써, 가속도계(1)에서 측정된 가속도 신호로부터 철도 차량의 속도를 산출하는 과정에서 발생하는 오차 크기를 감소시킬 수 있다.Therefore, in the microprocessor unit 3 of the present invention, the acceleration signal measured by the accelerometer 1 is divided into a plurality of sections at regular time intervals through the STFT method, and Fourier transform is performed for each signal of the divided local section, so that the accelerometer ( The size of the error that occurs in the process of calculating the speed of the railway vehicle from the acceleration signal measured in 1) can be reduced.

도 6에서 도시하는 바와 같이 마이크로 프로세서 유닛(3)은 STFT 방식을 통해 가속도계(1)에서 측정된 진동 신호의 진동주파수 분석을 수행하며, 분석되는 진동주파수는 철도 차량의 차륜(10)과 레일간 상호 작용에 따른 구름 진동 발생에 의해 발생하는 차륜 진동주파수(fw)와, 레일을 지지하는 침목(20)으로부터 이격된 거리에 따른 레일 궤도 강성 차이에 의해 발생하는 침목 진동주파수(fs)로 이루어진다.As shown in FIG. 6, the microprocessor unit 3 performs vibration frequency analysis of the vibration signal measured by the accelerometer 1 through the STFT method, and the analyzed vibration frequency is the difference between the wheel 10 and the rail of the railway vehicle. The wheel vibration frequency (f w ) generated by rolling vibration due to interaction, and the sleeper vibration frequency (f s ) generated by the difference in rail track stiffness depending on the distance from the sleeper 20 supporting the rail. It comes true.

차륜 진동주파수(fw)는 의 공식으로 표현되고, 차륜 진동주파수(fw)와 철도 차량의 차륜(10) 직경(d)으로부터 철도 차량의 속도(v)를 산출할 수 있으며, 완전한 원형을 이루지 않는 차륜(10)의 답면 형상에 의해 구름 진동이 발생하면서 시간에 따라 변화하는 직경(d)에 의한 진동주파수(fw) 데이터를 STFT 방식으로 분석하여 로컬 섹션별로 개별적으로 속도를 산출한다.The wheel vibration frequency (f w ) is It is expressed in the formula, and the speed (v) of the railway vehicle can be calculated from the wheel vibration frequency (f w ) and the diameter (d) of the wheel (10) of the railway vehicle, and the tread surface of the wheel (10) that does not form a complete circle. As rolling vibration occurs due to the shape, the vibration frequency (f w ) data according to the diameter (d) that changes with time is analyzed using the STFT method to calculate the velocity individually for each local section.

특히, 철도 차량의 주행 중 차륜(10)과 레일간 슬립(slip)이 발생하는 경우, 측정된 차륜 진동주파수(fw)의 불규칙성을 증가시키게 되는데, STFT 방식에 의한 진동주파수의 로컬 섹션별 속도 산출을 통해 슬립에 의한 오차 발생 영향력을 감소시킬 수 있다.In particular, if slip occurs between the wheel 10 and the rail while the railway vehicle is running, the irregularity of the measured wheel vibration frequency (f w ) increases, and the speed of the vibration frequency by local section by the STFT method Through calculation, the influence of errors caused by slip can be reduced.

또한, 침목 진동주파수(fs)는 의 공식으로 표현되고, 침목 진동주파수(fs)와 침목(20) 배치 간격(s)으로부터 철도 차량의 속도(v)를 산출할 수 있으며, 완전히 동일한 간격으로 이격 배치되지 않아 변화가 발생하는 침목(20) 배치 간격(s)에 따른 침목 진동주파수(fs) 데이터를 STFT 방식으로 분석하여 로컬 섹션별로 개별적으로 속도를 산출한다.Additionally, the sleeper vibration frequency (f s ) is It is expressed in the formula, and the speed of the railway vehicle (v) can be calculated from the sleeper vibration frequency (f s ) and the sleeper 20 arrangement spacing (s), and the sleepers are not spaced at exactly the same intervals, so changes occur. (20) The sleeper vibration frequency (f s ) data according to the arrangement spacing (s) is analyzed using the STFT method to calculate the speed individually for each local section.

예를 들어, 차륜(10)의 설계 직경(d)이 850mm이고 철도 차량의 주행 속도(v)가 300km/h인 경우, 31.2Hz의 차륜 진동주파수(fw)가 발생하게 되며, 차륜 진동주파수(fw)는 31.2Hz의 주파수 외에 31.2Hz의 정수배 크기의 주파수를 포함하는 진동을 이루게 된다.For example, if the design diameter (d) of the wheel 10 is 850 mm and the running speed (v) of the railway vehicle is 300 km/h, a wheel vibration frequency (f w ) of 31.2 Hz occurs, and the wheel vibration frequency (f w ) forms a vibration that includes a frequency of integer multiples of 31.2 Hz in addition to the frequency of 31.2 Hz.

그리고 침목(20) 배치 간격(s)가 0.6m이고 철도 차량의 주행 속도(v)가 300km/h인 경우, 138Hz의 침목 진동주파수(fs)가 형성되어, 차륜 진동주파수(fw)와 침목 진동주파수(fs)는 시간에 따라 일정한 진동 패턴을 형성하여야 하지만, 실제 차륜(10)의 답면 형상의 불균일성에 의한 구름 진동 발생과 침목(20) 배치 간격(s)의 오차 및 차륜(10)과 레일간 슬립 발생에 의해, 가속도계(10)에서 측정된 가속도 신호는 시간에 따라 주파수가 지속적으로 변화하는 신호로 이루어지게 되어, 산출된 철도 차량 주행 속도에 오차가 발생한다.And when the sleeper 20 arrangement spacing (s) is 0.6 m and the running speed (v) of the railway vehicle is 300 km/h, a sleeper vibration frequency (f s ) of 138 Hz is formed, and the wheel vibration frequency (f w ) The sleeper vibration frequency (f s ) must form a constant vibration pattern over time, but the occurrence of rolling vibration due to the non-uniformity of the tread shape of the actual wheel 10, the error in the arrangement interval s of the sleeper 20, and the wheel 10 ) and the occurrence of slip between rails, the acceleration signal measured by the accelerometer 10 consists of a signal whose frequency changes continuously over time, causing an error in the calculated running speed of the railway vehicle.

따라서 STFT 방식에 의한 차륜 진동주파수(fw)와 침목 진동주파수(fs)의 로컬 섹션별 속도 산출을 통해 차륜(10)의 직경 및 침목(20) 배치 간격의 오차를 보상함으로써, 전체 섹션으로부터 일괄적으로 철도 차량의 속도를 측정하는 경우에 비해 철도 차량의 속도를 정확하게 산출할 수 있도록 한다.Therefore, by compensating for errors in the diameter of the wheel 10 and the arrangement spacing of the sleepers 20 by calculating the speed of the wheel vibration frequency (f w ) and the sleeper vibration frequency (f s ) for each local section using the STFT method, Compared to measuring the speed of railway vehicles all at once, it allows the speed of railway vehicles to be calculated more accurately.

터널 등과 같이 GPS 유닛(2)으로 GPS 신호가 도달하지 않는 음영지역에서 철도 차량 주행 시, GPS 신호를 통한 철도 차량의 위치 및 속도 데이터 형성이 불가능하게 되므로, 마이크로 프로세서 유닛(3)에서 산출된 철도 차량의 속도를 기반으로 GPS 유닛(2)이 최종적으로 수신한 GPS 신호 상의 철도 차량 속도 데이터를 보정하게 되며, 보정된 GPS 유닛(2) 측정 속도 데이터를 기반으로 철도 차량의 위치 데이터를 보정하여, 보정된 철도 차량의 속도 및 위치 데이터를 생성한다.When a railway vehicle is driven in a shaded area such as a tunnel where the GPS signal does not reach the GPS unit (2), it is impossible to form location and speed data of the railway vehicle through the GPS signal, so the railway calculated by the microprocessor unit (3) Based on the speed of the vehicle, the GPS unit (2) corrects the railway vehicle speed data on the GPS signal finally received, and corrects the location data of the railway vehicle based on the calibrated GPS unit (2) measured speed data. Generates calibrated rail vehicle speed and position data.

마이크로 프로세서 유닛(3)에서 생성된 보정된 철도 차량의 속도 및 위치 데이터 값은 통신 모듈(4)을 통해 철도 차량 관제부로 전송되어, 음영지역에서의 철도 차량의 주행 속도 및 위치를 보다 정확하게 파악할 수 있도록 한다. The corrected speed and position data values of the railway vehicle generated by the microprocessor unit (3) are transmitted to the railway vehicle control unit through the communication module (4), allowing the running speed and position of the railway vehicle in the shaded area to be more accurately identified. Let it happen.

이때, 마이크로 프로세서 유닛(3)은 GPS 유닛(2)이 GPS 신호로부터 속도 및 위치 데이터를 수신하는지 여부를 실시간으로 감지하며, GPS 유닛(2)의 속도 및 위치 데이터 미수신 상태를 감지하면, 철도 차량이 음영지역에서 주행 중인 것으로 판단하여, 수신 중단 직전 최종 수신 확인된 GPS 유닛(2)의 속도 및 위치 데이터에 마이크로 프로세서 유닛(3)을 통해 가속도계(1)로부터 산출된 철도 차량의 속도를 가감하여 보정한다.At this time, the microprocessor unit 3 detects in real time whether the GPS unit 2 receives speed and position data from the GPS signal, and when it detects that the speed and position data of the GPS unit 2 are not received, the railway vehicle It is judged to be driving in this shaded area, and the speed of the railway vehicle calculated from the accelerometer (1) through the microprocessor unit (3) is added and subtracted from the speed and position data of the GPS unit (2) that was finally confirmed to be received just before the reception was stopped. Correct it.

본 발명에 따른 단일 가속도계와 GPS를 이용한 철도 차량 속도 및 위치 측정 시스템은 철도 차량의 대차 또는 차축 상에 설치 가능하므로, 설치 난이도를 낮춤과 동시에 철도 차량의 구조 변경을 요구하지 않아 설치 비용을 경감시킬 수 있는 장점을 가진다. The railway vehicle speed and position measurement system using a single accelerometer and GPS according to the present invention can be installed on a bogie or axle of a railway vehicle, thereby lowering the difficulty of installation and reducing installation costs by not requiring structural changes to the railway vehicle. It has the advantage of being able to

위와 같이 구성되는 본 발명에 따른 단일 가속도계와 GPS를 이용한 철도 차량 속도 및 위치 측정 시스템을 이용한 철도 차량 속도 및 위치 측정 방법을 설명하면 다음과 같다.The method of measuring the speed and position of a railway vehicle using a railway vehicle speed and position measurement system using a single accelerometer and GPS according to the present invention configured as above will be described as follows.

진동가속도 측정 단계(S10)에서는 철도 차량 차축 상에 장착된 가속도계(1)를 통해, 차륜(10) 답면 표면 형상으로부터 발생한 구름 진동과 침목(20) 지지점 위치에 따른 레일의 강성 크기 변화로부터 발생한 진동으로부터 발생한 철도 차량의 상하 방향 진동가속도를 측정한다.In the vibration acceleration measurement step (S10), the rolling vibration generated from the surface shape of the wheel 10 and the vibration generated from the change in the rigidity of the rail according to the position of the support point of the sleeper 20 are measured through the accelerometer 1 mounted on the axle of the railway vehicle. Measure the vertical vibration acceleration of the railway vehicle generated from.

GPS 측정 단계(S11)에서는 철도 차량에 장착된 GPS 유닛으로부터 철도 차량의 주행 속도를 측정하며, 신호 전송 단계(S20)에서는 가속도계(1)의 진동가속도 측정 신호와 GPS 유닛(2)의 GPS 신호를 마이크로 프로세서 유닛(3)으로 전송한다.In the GPS measurement step (S11), the running speed of the railroad car is measured from the GPS unit mounted on the railroad car, and in the signal transmission step (S20), the vibration acceleration measurement signal from the accelerometer (1) and the GPS signal from the GPS unit (2) are measured. It is transmitted to the microprocessor unit (3).

주파수 분석 단계(S30)에서는 마이크로 프로세서 유닛(3)으로 전송된 가속도계(1)의 진동가속도 측정 신호를 일정 시간 간격으로 분할하여 다수의 진동가속도 신호 로컬 섹션을 형성하고, 분할 형성된 진동가속도 신호 로컬 섹션별로 푸리에 변환을 수행하여 분석하는 STFT(Short Time Fourier Transform) 방식의 진동가속도 신호 분석이 이루어진다.In the frequency analysis step (S30), the vibration acceleration measurement signal of the accelerometer 1 transmitted to the microprocessor unit 3 is divided at regular time intervals to form a plurality of vibration acceleration signal local sections, and the divided vibration acceleration signal local sections are formed. Vibration acceleration signal analysis is performed using the STFT (Short Time Fourier Transform) method, which performs Fourier transformation and analysis.

주행 속도 연산 단계(S40)에서는 마이크로 프로세서 유닛(3)을 통해 분할된 주파수 분석 결과로부터 철도 차량의 주행 속도를 연산 데이터를 형성한다.In the running speed calculation step (S40), the running speed of the railway vehicle is calculated from the results of the frequency analysis divided by the microprocessor unit 3.

진동가속도 측정 단계(S10) 내지 주행 속도 연산 단계(S40)는 철도 차량의 주행 중 연속적으로 진행되며, 진동가속도 측정 단계(S10) 내지 주행 속도 연산 단계(S40) 진행과 동시에 GPS 유닛(2)으로부터 GPS 신호 수신 여부를 마이크로 프로세서 유닛(3)을 통해 실시간으로 감지한다.The vibration acceleration measurement step (S10) to the traveling speed calculation step (S40) are performed continuously while the railway vehicle is running, and the vibration acceleration measurement step (S10) to the traveling speed calculation step (S40) are performed simultaneously with the GPS unit (2). Whether GPS signals are received is detected in real time through the microprocessor unit (3).

주행 속도 보정 단계(S50)에서는 GPS 신호 수신 여부를 감지하여, GPS 신호 감지 여부에 따라 주행 속도 보정 수행 여부를 판단한다.In the driving speed correction step (S50), whether a GPS signal is received is detected, and whether to perform driving speed correction is determined depending on whether the GPS signal is detected.

1. GPS 신호 수신 감지1. Detect GPS signal reception

GPS 신호 수신 감지 시, GPS 신호에 포함된 철도 차량의 주행 위치 및 속도 데이터를 최종 데이터로 확정하며, 통신 모듈(4)을 통해 확정된 철도 차량의 주행 위치 및 속도의 최종 데이터를 관제부로 전송하는 데이터 전송 단계(S60)가 수행된다.When GPS signal reception is detected, the driving position and speed data of the railway vehicle included in the GPS signal are confirmed as the final data, and the final data of the confirmed driving position and speed of the railway vehicle are transmitted to the control unit through the communication module (4). A data transmission step (S60) is performed.

2. GPS 신호 미수신 감지2. Detection of non-receipt of GPS signal

GPS 신호 미수신 감지 시, 철도 차량이 음영지역 주행 중인 상태로 판단하여, 마지막으로 수신이 감지된 GPS 신호에 포함된 GPS 유닛(2) 측정 속도 데이터를 기준으로 주행 속도 연산 단계(S40)에서 진동가속도 측정 신호의 STFT 분석을 통해 연산된 철도 차량의 주행 속도 데이터를 가감함으로써, 철도 차량 주행 속도의 보정 데이터를 생성한다.When non-reception of a GPS signal is detected, it is determined that the railway vehicle is driving in a shaded area, and the vibration acceleration is calculated in the traveling speed calculation step (S40) based on the GPS unit (2) measured speed data included in the GPS signal for which reception was last detected. By adding or subtracting the running speed data of the railway vehicle calculated through STFT analysis of the measurement signal, correction data for the running speed of the railway vehicle is generated.

이후 생성된 주행 속도의 보정 데이터를 기반으로, 최종 수신된 GPS 신호의 위치 데이터를 보정하여 철도 차량 주행 위치의 보정 데이터를 생성하여, 철도 차량 주행 위치 및 속도 데이터의 최종 데이터를 확정하며, 데이터 전송 단계(S60)에서는 통신 모듈(4)을 통해 확정된 철도 차량 주행 위치 및 속도 데이터의 최종 데이터를 관제부로 전송한다. Then, based on the generated running speed correction data, the position data of the final received GPS signal is corrected to generate correction data for the railway vehicle running position, final data of the railway vehicle running position and speed data are confirmed, and data is transmitted. In step S60, the final data of the confirmed railway vehicle driving position and speed data is transmitted to the control unit through the communication module 4.

GPS 신호 감지는 진동가속도 측정 단계(S10) 내지 데이터 전송 단계(S60) 진행 과정에서 연속적으로 수행되며, GPS 신호 미수신 감지에 따른 주행 속도 보정 단계(S50) 또는 데이터 전송 단계(S60) 과정 진행 도중, 마이크로 프로세서 유닛(3)이 GPS 유닛(2)에서 전송된 GPS 신호를 감지하면 철도 차량이 음영지역을 통과한 것으로 판단하여, 재수신된 GPS 신호에 포함된 철도 차량의 주행 위치 및 속도 데이터를 최종 데이터로 확정하며, 통신 모듈(4)을 통해 확정된 철도 차량의 주행 위치 및 속도의 최종 데이터를 관제부로 전송한다.GPS signal detection is performed continuously during the vibration acceleration measurement step (S10) to the data transmission step (S60), and during the driving speed correction step (S50) or data transmission step (S60) according to the detection of GPS signal non-reception, When the microprocessor unit (3) detects the GPS signal transmitted from the GPS unit (2), it determines that the railroad car has passed the shaded area, and the driving position and speed data of the railroad car included in the re-received GPS signal are finalized. It is confirmed as data, and the final data of the confirmed running position and speed of the railway vehicle is transmitted to the control unit through the communication module (4).

상기 내용을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.Although embodiments of the present invention have been described with reference to the above, those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing its technical idea or essential features.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 상기 상세한 설명에서 기술된 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive, and the scope of the present invention described in the detailed description is indicated by the claims described later, and the meaning and meaning of the claims. The scope and all changes or modified forms derived from the equivalent concept should be construed as being included in the scope of the present invention.

1: 가속도계 2: GPS 유닛
3: 마이크로 프로세서 유닛 4: 통신 모듈
10: 차륜 20: 침목
1: Accelerometer 2: GPS unit
3: Microprocessor unit 4: Communication module
10: wheel 20: sleeper

Claims (5)

철도 차량 차축 상에 장착되어, 철도 차량의 상하 방향 진동가속도를 측정하는 가속도계(1);
철도 차량의 개활지 운행 중 속도와 위치를 측정하는 GPS 유닛(2);
가속도계(1)와 GPS 유닛(2)의 측정 데이터를 수신하여,
ⅰ) 가속도계(1)에서 측정된 가속도 신호를 STFT(Short Time Fourier Transform) 방식으로 분석하여 철도 차량의 속도를 산출
ⅱ) GPS 신호가 도달하지 않는 음영지역에서의 GPS 유닛(2) 측정 속도 데이터를 보정
ⅲ) 보정된 GPS 유닛(2) 측정 속도 데이터를 이용해 철도 차량의 위치 데이터를 보정
하는 마이크로 프로세서 유닛(MPU,Micro Processor Unit,3);
마이크로 프로세서 유닛(3)에서 생성된 보정된 철도 차량의 속도 및 위치 데이터 값을 철도 차량 관제부로 전송하는 통신 모듈(4);
로 구성되는 것을 특징으로 하는 단일 가속도계와 GPS를 이용한 철도 차량 속도 및 위치 측정 시스템.
An accelerometer (1) mounted on the axle of a railway vehicle to measure the vertical vibration acceleration of the railway vehicle;
A GPS unit (2) that measures the speed and position of a railway vehicle while operating in an open area;
By receiving measurement data from the accelerometer (1) and GPS unit (2),
ⅰ) Calculate the speed of the railway vehicle by analyzing the acceleration signal measured by the accelerometer (1) using the STFT (Short Time Fourier Transform) method.
ⅱ) Calibrate the GPS unit (2) measured speed data in shaded areas where GPS signals do not reach.
iii) Calibrated position data of railway vehicles using calibrated GPS unit (2) measured speed data
A microprocessor unit (MPU, Micro Processor Unit, 3);
a communication module (4) that transmits the corrected speed and position data values of the railway vehicle generated by the microprocessor unit (3) to the railway vehicle control unit;
A railway vehicle speed and position measurement system using a single accelerometer and GPS, characterized in that it consists of.
제1항에 있어서,
가속도계(1)를 통해 측정된 진동 신호를 일정 시간 간격으로 분할하여 진동주파수 분석을 수행하되,
진동주파수는
ⅰ) 철도 차량의 차륜(10)과 레일간 상호 작용에 따른 구름 진동 발생에 의해 발생한 차륜 진동주파수(fw)
ⅱ) 레일을 지지하는 침목(20)으로부터 이격된 거리에 따른 레일 궤도 강성 차이에 의해 발생한 침목 진동주파수(fs)
로 이루어지며, 진동주파수 공식 및 철도 차량의 차륜(10) 직경(d)과 침목(20) 배치 간격(s)으로부터 철도 차량의 속도(v)를 산출하여, 시간 구간별로 STFT 분석을 함으로써, 차륜(10)의 직경 및 침목(20) 배치 간격의 오차를 보상하여 철도 차량의 속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 단일 가속도계와 GPS를 이용한 철도 차량 속도 및 위치 측정 시스템.
According to paragraph 1,
Vibration frequency analysis is performed by dividing the vibration signal measured through the accelerometer (1) into regular time intervals.
The vibration frequency is
ⅰ) Wheel vibration frequency (f w ) generated by rolling vibration due to interaction between the wheels 10 of a railway vehicle and the rail.
ii) Sleeper vibration frequency (f s ) caused by the difference in rail track stiffness depending on the distance from the sleeper 20 supporting the rail
It consists of the vibration frequency formula and And by calculating the speed (v) of the railway vehicle from the diameter (d) of the wheel (10) of the railway vehicle and the arrangement interval (s) of the sleeper (20), and performing STFT analysis for each time section, the diameter of the wheel (10) and the sleeper (20) are calculated. (20) A railway vehicle speed and position measurement system using a single accelerometer and GPS, which calculates the speed of the railway vehicle by compensating for errors in placement intervals.
제2항에 있어서,
마이크로 프로세서 유닛(3)을 통해 GPS 유닛(2)의 속도 데이터 수신 상태를 실시간으로 감지하여, 철도 차량의 음영지역 진입에 따른 GPS 유닛(2)의 속도 데이터 송신 중단 발생 시, 가속도계(1)로부터 산출된 철도 차량의 속도를 GPS 유닛(2)의 속도 데이터 수신 중단 직전 속도에 가감하여 보정하는 것을 특징으로 하는 단일 가속도계와 GPS를 이용한 철도 차량 속도 및 위치 측정 시스템.
According to paragraph 2,
The speed data reception status of the GPS unit (2) is detected in real time through the microprocessor unit (3), and when the speed data transmission of the GPS unit (2) is interrupted due to the railroad vehicle entering the shaded area, the accelerometer (1) A railway vehicle speed and position measurement system using a single accelerometer and GPS, characterized in that the calculated speed of the railway vehicle is corrected by adding to or subtracting from the speed immediately before the GPS unit (2) stops receiving speed data.
철도 차량 차축 상에 장착된 가속도계(1)를 통해 철도 차량의 상하 방향 진동가속도를 측정하는 진동가속도 측정 단계(S10);
철도 차량에 장착된 GPS 유닛으로부터 철도 차량의 주행 속도를 측정하는 GPS 측정 단계(S11);
가속도계(1)의 진동가속도 측정 신호와 GPS 유닛(2)의 GPS 신호를 마이크로 프로세서 유닛(3)으로 전송하는 신호 전송 단계(S20);
마이크로 프로세서 유닛(3)을 통해 가속도계(1)에서 측정된 진동가속도의 측정 신호를 일정 시간 간격으로 분할하며, 분할된 주파수를 푸리에 변환하여 분석하는 STFT(Short Time Fourier Transform) 방식의 주파수 분석 단계(S30);
마이크로 프로세서 유닛(3)을 통해 분할된 주파수 분석 결과로부터 철도 차량의 주행 속도를 연산하는 주행 속도 연산 단계(S40);
마이크로 프로세서 유닛(3)을 통해 GPS 신호 수신 여부를 실시간으로 감지하여,
ⅰ) GPS 신호 수신 감지 시, GPS 신호에 포함된 철도 차량의 주행 위치 및 속도 데이터를 최종 데이터로 확정
ⅱ) GPS 신호 미수신 감지 시 음영지역 주행 상태로 판단하며, 마지막으로 수신이 감지된 GPS 신호에 포함된 GPS 유닛(2) 측정 속도 데이터에 주행 속도 연산 단계(S40)에서 연산된 철도 차량의 주행 속도 데이터를 가감함으로써 생성된 철도 차량 주행 위치 및 속도 데이터를 최종 데이터로 확정
하는 주행 속도 보정 단계(S50);
통신 모듈(4)을 통해, GPS 신호 감지 및 주행 속도 보정 단계(S50)에서 확정된 최종 데이터를 관제부로 전송하는 데이터 전송 단계(S60);
로 구성되되, GPS 신호 감지는 진동가속도 측정 단계(S10) 내지 데이터 전송 단계(S60) 진행 과정에서 연속적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 단일 가속도계와 GPS를 이용한 철도 차량 속도 및 위치 측정 방법.
A vibration acceleration measurement step (S10) of measuring the vertical vibration acceleration of the railway vehicle through an accelerometer (1) mounted on the railway vehicle axle;
A GPS measurement step (S11) of measuring the running speed of the railway vehicle from the GPS unit mounted on the railway vehicle;
A signal transmission step (S20) of transmitting the vibration acceleration measurement signal of the accelerometer (1) and the GPS signal of the GPS unit (2) to the microprocessor unit (3);
The frequency analysis step of the STFT (Short Time Fourier Transform) method in which the measurement signal of the vibration acceleration measured by the accelerometer (1) is divided into regular time intervals through the microprocessor unit (3), and the divided frequencies are analyzed by Fourier transform ( S30);
A traveling speed calculation step (S40) of calculating the traveling speed of the railway vehicle from the results of frequency analysis divided by the microprocessor unit (3);
Detects in real time whether GPS signals are received through the microprocessor unit (3),
ⅰ) When GPS signal reception is detected, the driving position and speed data of the railway vehicle included in the GPS signal are confirmed as final data.
ⅱ) When non-reception of a GPS signal is detected, it is determined to be in a shaded area driving state, and finally, the driving speed of the railway vehicle calculated in the driving speed calculation step (S40) is added to the measured speed data of the GPS unit (2) included in the GPS signal for which reception was detected. Confirm the railway vehicle driving position and speed data generated by adding and subtracting data as final data
A driving speed correction step (S50);
A data transmission step (S60) of transmitting the final data confirmed in the GPS signal detection and driving speed correction step (S50) to the control unit through the communication module (4);
A method of measuring railway vehicle speed and position using a single accelerometer and GPS, wherein GPS signal detection is performed continuously during the vibration acceleration measurement step (S10) to the data transmission step (S60).
제4항에 있어서,
상기 주파수 분석 단계(S30)에서는 가속도계(1)에서 측정된 진동 신호를 일정 시간 간격으로 분할하여 시간 구간별로 STFT 방식으로 진동주파수 분석을 수행하며,
상기 주행 속도 연산 단계(S40)에서는
ⅰ) 철도 차량의 차륜(10)과 레일간 상호 작용에 따른 구름 진동 발생에 의해 발생한 차륜 진동주파수(fw) 공식 , d는 철도 차량의 차륜 직경
ⅱ) 레일을 지지하는 침목(20)으로부터 이격된 거리에 따른 레일 궤도 강성 차이에 의해 발생한 침목 진동주파수(fs) 공식 , s는 침목(20) 배치 간격
으로부터 철도 차량의 속도(v)를 산출하는 것을 특징으로 하는 단일 가속도계와 GPS를 이용한 철도 차량 속도 및 위치 측정 방법.
According to clause 4,
In the frequency analysis step (S30), the vibration signal measured by the accelerometer 1 is divided into regular time intervals and vibration frequency analysis is performed using the STFT method for each time section,
In the driving speed calculation step (S40),
ⅰ) Wheel vibration frequency (f w ) formula generated by rolling vibration due to interaction between the wheels 10 of a railway vehicle and the rail , d is the wheel diameter of the railway vehicle
ⅱ) Sleeper vibration frequency (f s ) formula generated by the difference in rail track stiffness depending on the distance from the sleeper 20 supporting the rail , s is the sleeper 20 placement interval
A railway vehicle speed and position measurement method using a single accelerometer and GPS, characterized in that the speed (v) of the railway vehicle is calculated from .
KR1020220175048A 2022-12-14 2022-12-14 Railway Vehicle Speed and Position Measurement System Using Single Accelerometer and GPS, Method for Measuring Railway Vehicle Speed and Position Using the Same KR20240092361A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220175048A KR20240092361A (en) 2022-12-14 2022-12-14 Railway Vehicle Speed and Position Measurement System Using Single Accelerometer and GPS, Method for Measuring Railway Vehicle Speed and Position Using the Same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220175048A KR20240092361A (en) 2022-12-14 2022-12-14 Railway Vehicle Speed and Position Measurement System Using Single Accelerometer and GPS, Method for Measuring Railway Vehicle Speed and Position Using the Same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240092361A true KR20240092361A (en) 2024-06-24

Family

ID=91712159

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220175048A KR20240092361A (en) 2022-12-14 2022-12-14 Railway Vehicle Speed and Position Measurement System Using Single Accelerometer and GPS, Method for Measuring Railway Vehicle Speed and Position Using the Same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20240092361A (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6349534U (en) 1986-09-18 1988-04-04

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6349534U (en) 1986-09-18 1988-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1774275B1 (en) Apparatus for detecting hunting and angle of attack of a rail vehicle wheelset
US11827254B2 (en) Track measuring vehicle and method for recording a track geometry of a track
KR101157752B1 (en) Device for measuring the movement of a self-guided vehicle
KR101157756B1 (en) Device for measuring the movement of a self-guiding vehicle
EP0794887B1 (en) Storage of track data in a position-controlled tilt system
WO2017211068A1 (en) Accurate speed-measuring system and method for rail transit vehicle
CN110249095B (en) Method for non-contact detection of track geometry
CN103115581A (en) Multifunctional rail measuring system and method thereof
CN107646004B (en) Diagnostic device for determining the out-of-roundness of a rail vehicle wheel according to a momentum assessment method
CN108146467B (en) Precise positioning auxiliary device and method for magnetic-levitation train
JPH11503520A (en) Method and apparatus for non-contact measurement of road or rail distortion
KR100976055B1 (en) Track Distortion Measuring and Monitoring System
JP2010234979A (en) Position detecting device and position detecting method in operation security system for railroad vehicle
KR101648340B1 (en) Device for detecting the position of the railway vehicle and hence the method
KR20240092361A (en) Railway Vehicle Speed and Position Measurement System Using Single Accelerometer and GPS, Method for Measuring Railway Vehicle Speed and Position Using the Same
JP2019050691A (en) Train position detection system, automatic train control system, train operation support system, and train obstacle detection system
US6381521B1 (en) Dynamic angle of attack measurement system and method therefor
CN116443081B (en) Rail train running distance real-time automatic acquisition method based on dynamic response
CN214823320U (en) Electric passenger car wheel dynamic detection device
US20220334142A1 (en) Sensor arrangement, apparatus for position determination, rail vehicle and method for position determination for a rail vehicle
WO1998046468A1 (en) Steering of wheel axles in railway vehicles in dependence on position determination
RU2442714C1 (en) Control unit for gage width
CN111612109A (en) Automatic checking system and method for running distance and speed of track equipment
JP2020164021A (en) Abnormality detection apparatus of axis beam type dolly