WO2014007496A1 - 철도시설물 동기화 감시 시스템 - Google Patents

철도시설물 동기화 감시 시스템 Download PDF

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WO2014007496A1
WO2014007496A1 PCT/KR2013/005797 KR2013005797W WO2014007496A1 WO 2014007496 A1 WO2014007496 A1 WO 2014007496A1 KR 2013005797 W KR2013005797 W KR 2013005797W WO 2014007496 A1 WO2014007496 A1 WO 2014007496A1
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laser generator
camera
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PCT/KR2013/005797
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정순배
김태진
김기돈
김현우
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(주) 스마텍
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Publication date
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    • B61L23/06—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for warning men working on the route
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
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    • B61—RAILWAYS
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    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/18—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast
    • H04N7/181—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast for receiving images from a plurality of remote sources

Definitions

  • the present invention is a railroad monitoring system that monitors the dynamic characteristics of the train moving along the track and the monitoring data for the railroad facilities in synchronization with a certain moving distance, the laser generator installed in the train, a three-dimensional coordinate acquisition camera,
  • the present invention relates to a system for repetitively accumulating measurement data of rails, tram lines, and tunnel structures using a monitoring device configured to measure vibrations, processing the data, and at the same time monitoring such railroad facilities.
  • Non-uniform data measurements have a low impact on distance error when identifying rough locations, such as structural changes in tunnels (cracks, partial falling objects, etc.), but distances when minor abnormal changes occur, such as rails or tram lines. Errors can cause serious effects on safety maintenance work.
  • image processing by cameras which are widely proposed as data measuring devices, should provide a high amount of light to acquire images, and metal surfaces such as rails should compensate scattering effects due to reflection.
  • the laser scanning method can detect effectively at low speed, there is a speed limit for high speed movement.
  • the above prior art has a disadvantage in that the synchronization of the same measurement position for the rail, the catenary, the sleeper and the tunnel structure is uncertain.
  • the distance error is still not resolved even for an item in which accurate distance measurement is important, such as rails and tram lines.
  • the present invention includes a plurality of band-shaped laser generator and image processing to trains operating at a certain speed for railroad, catenary, sleeper, and the railway facilities of the tunnel structure to provide three-dimensional coordinates of the camera and train It is to provide a safety inspection monitoring system including a measuring device for checking the vibration.
  • the device that controls the main measurement items are always measured at the same position is based on the rotational speed of the wheel, which includes some errors due to slip, as the reference data. It is intended to provide a safety inspection and monitoring device that provides a very accurate measurement position for the measurement object.
  • the present invention is to provide a safety check monitoring device that can significantly increase the reliability of the safety check data by providing an accurate measuring position by grasping the exact position of the measurement target even when traveling at a low speed as well as the high speed of the train.
  • the present invention to solve the above problems and needs,
  • the laser generator 200 provided in the train, the camera 100 which operates in conjunction with the laser generator and monitors railroad facilities and acquires image information data to be measured, and the image information data acquired from the laser generator and the camera.
  • 3D image information converting apparatus 110 for converting into 3D image information by using, positioning unit 300 for identifying the position of the railroad facility to be measured, and signal processing for issuing an operation command of the laser generator or camera.
  • Apparatus 400 and provides a railroad facility monitoring system consisting of a comprehensive data processing device 500 for processing, analyzing, interpreting or storing the data transmitted from the image information data, the three-dimensional image information or the positioning unit.
  • the positioning unit is a dynamic behavior measuring device for sensing the movement of the train 310, the distance measuring sensor 320 for measuring the moving position of the train, the speed measuring device 330, high-speed precision clock 340 and the It provides a railway facility monitoring system, characterized in that consisting of an information processing device 350 for processing information received from the device or sensor.
  • the railroad facility for obtaining the image information by the laser generator 200 and the camera 100 provides a railroad facility monitoring system characterized in that any one or more of the rail, catenary, sleepers or tunnel structure.
  • the present invention provides a railroad facility monitoring system capable of data measurement (DAQ) for the distance information measured by the positioning unit and the image information of the railroad facility of a certain section according to the distance information.
  • DAQ data measurement
  • the positioning unit of the present invention has the effect of measuring the exact position of the railway, catenary, sleepers and / or tunnel facilities, the data obtained by the railroad facility monitoring system of the present invention has a significantly higher accuracy and reliability than the prior art.
  • the present invention is able to accumulate data at a certain measurement position, thereby establishing an effective comparison data for the safety check of railroad facilities, it is possible to increase the efficiency of facility management.
  • the present invention can be inspected at all times, by utilizing the time used for the maintenance in the maintenance has the effect of increasing the safe maintenance time.
  • the accumulation of data can be provided as three-dimensional image information data and can be shaped, the data storage and processability can be remarkably improved rather than the data accumulation by a conventional simple camera image.
  • FIG. 1 is a block diagram of a railway facility monitoring system of the present invention.
  • FIG. 2 is a conceptual view of the configuration of the positioning unit of the present invention.
  • FIG 3 is a view of a laser generator and a camera configured in a train.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram of installation of a laser generator and a camera for a partitioned tunnel structure.
  • transmission means 330 speed measuring device
  • the present invention is obtained from a laser generator 200 provided in a train, a camera 100 which operates in conjunction with the laser generator and monitors a main part of a railway facility and acquires image information data to be measured, and the laser generator and the camera.
  • 3D image information converting apparatus 110 for converting the image information data into 3D image information using the image information data, a positioning unit 300 for detecting the position of the railroad facility to be measured, and operating commands of the laser generator and the camera.
  • Railroad facility monitoring consisting of a comprehensive data processing device 500 for processing, analyzing, interpreting or storing data such as distance information and / or speed information transmitted from the image information data, the 3D image information and / or the positioning unit. Provide a system.
  • the present invention relates to a device for monitoring and measuring a fault of a railroad facility in a running train, it is important to accurately grasp the location of the railroad facility currently being measured and accumulate information data on it for continuous management of the railroad facility.
  • the railroad facility means a rail, a catenary, a sleeper or a tunnel structure.
  • the present invention is a large technical feature that the positioning unit 300 is provided in order to determine the exact location of the railroad facilities. As mentioned in the problem of the prior art, it is most important to know the exact location of the railroad facilities located along the railroad tracks, and to identify the sameness of the railroad facilities. Therefore, the distance error in the case of minute changes such as rails or tram lines has caused a decrease in the reliability of the data.
  • the positioning unit of the present invention performs a function and an action to accurately determine the position of the rail, catenary, sleeper, and / or tunnel structure using various measurement coefficients such as speed and distance even in a running train.
  • the function of the positioning unit provides the signal processing device with the distance information as information for operating the operation of the laser generator and the camera for acquiring the image information of the tunnel structure among the railway facilities, and also the railway facilities, namely the rails. It performs the function to identify the exact location of the image information for the tram line, tunnel line, and tunnel structure.
  • Positioning unit 300 of the present invention is a dynamic behavior measuring device 310 for sensing the movement of the train, a distance measuring sensor 320 for measuring the movement position of the train, speed measuring device 330, high-speed precision clock ( 340 and an information processing apparatus 350 equipped with a micro controller unit (MCU), a central prosessing unit (CPU), or an electronic circuit for processing information received from the device or sensor.
  • MCU micro controller unit
  • CPU central prosessing unit
  • electronic circuit for processing information received from the device or sensor.
  • non-uniform data measurements have a low impact on distance error when identifying rough locations, such as changes in tunnel structures (cracks, partial drops, etc.), but small changes such as rails or tram lines. If the error occurs, the distance error causes a significant decrease in the reliability of the data.
  • the positioning unit of the present invention has an effect of being able to grasp not only the exact position of the tunnel structure but also the position of the rail, the tram line, etc. very accurately.
  • the dynamic behavior measuring apparatus refers to a means or a device for detecting the movement of a train, and can generally use an apparatus or an encoder for measuring acceleration or the like.
  • the dynamic behavior measuring apparatus 310 performs a function of determining whether to operate the distance measuring sensor as described below when the train is stopped. In other words, when the train is stopped, it has a function of stopping the operation of the distance measuring sensor and operating the distance measuring sensor again when the train moves.
  • the distance measuring sensor 320 has a technical feature in that the distance measurement in a manner significantly different from the conventional method.
  • the distance measuring sensor of the present invention means that the distance can be measured using a laser.
  • the distance measuring sensor 320 includes a laser generator 321, a counter 322 which acquires the reflected light of the laser generator and counts the number of sleepers, and a transmission means 323 which transmits counting information obtained from the counter.
  • the distance sensor of the present invention counts the number of sleepers from the starting point of the train (for example, from Seoul station) to any particular railroad facility (eg, tunnel structure) located along the railroad track, and the counter counts the reflected light of the laser.
  • the interval between sleepers is 100cm and the number of sleepers is counted to 100,000, it is possible to accurately identify the tunnel structure located 100km from Seoul Station.
  • the position of each railroad facility is preset from the reference point, and it can be recognized by counting the number of the sleepers using the above-mentioned distance measuring sensor to determine whether a particular railroad facility corresponds to this set position. will be.
  • the reference point and the position of a certain railroad facility are stored in the information processing apparatus 340 as a preset value, so that the data can be utilized.
  • the speed and time calculated by the speed measuring device 330 are used to provide information for correcting the correct position.
  • Speed measuring device of the present invention means a mechanical or electronic speed measuring device for measuring the speed of the wheel of the train to measure the speed. You can use a tachometer commonly used.
  • the distance from the Seoul station is estimated.
  • the integral calculation function can be implemented by an application program mounted on the information processing apparatus.
  • the distance may not be calculated when the train does not move by using the information on whether the train is provided by the dynamic behavior measuring device in relation to the time information provided by the high-speed precision clock.
  • the speed is zero, and thus the distance is not calculated.
  • the present invention has the effect that it is possible to more accurately measure and synchronize the position of any particular railway facility calculated by the distance sensor and the speed measuring device as described above.
  • the target railroad facilities (rail, tram line, tunnel structure, sleeper, etc.) of image information or 3D image information acquired by the laser generator and the camera linked thereto by the distance measurement data by the distance measuring sensor.
  • the effect is to be able to pinpoint the location.
  • the distance predicted by the distance measuring sensor and the distance predicted by the speed measuring device may have a difference, and accordingly, a relationship between the two distance measured values may be established so that an accurate position may be known.
  • the above-described information processing apparatus establishes a relationship regarding distance information acquired by the distance measuring sensor and the speed measuring apparatus preset by the user, and provides the operation signal information to the signal processing apparatus to be described below.
  • the distance measured by the distance measuring sensor of the present invention can measure the distance by counting the number of sleepers can be measured very accurate distance. Therefore, the distance to the image information by the laser generator and the camera determines the position on the basis of this distance measuring sensor.
  • the distance information acquired by the speed measuring device can be stored as an auxiliary distance information and can be compared with each other. have.
  • the laser generator when monitoring a tunnel structure located at a specific point on a rail, the laser generator generates an intermediate point for the difference in distance measured by the speed measuring device based on the distance information by the distance measuring sensor. And setting the starting point for the operation of the camera and thus transmitting the operation signal information to the signal processing apparatus when the intermediate point is recognized.
  • the distance information measured by the distance measuring sensor for a specific railroad facility for example, a tunnel structure
  • the distance information about the distance measured by the speed measuring device may be accumulated and accumulated.
  • the distance information measured by the accumulated distance measuring sensor and distance information about the distance measured by the speed measuring device can more accurately measure the position of the specific monitored railway facility, and thus the distance of the monitored railway facility. It can be used as information that can perform synchronization with respect to.
  • the distance information measured by the distance measuring sensor and the distance information on the distance measured by the speed measuring device are preset in any manner according to the user's intention and request to perform synchronization. Of course you can.
  • the distance information acquired by the distance measuring sensor and the speed measuring device is provided to the signal processing device 400 and will be provided to the integrated data processing device 500 as described below.
  • the distance information acquired by the distance measuring sensor and the speed measuring device of the positioning unit is transmitted to the signal processing device, and the signal processing device generates the operation signal to the laser generator or / and the camera through the information using the distance information. To do so.
  • the signal processing apparatus 400 refers to an apparatus or means for providing an operation signal of a laser generator and / or a camera to a tunnel structure.
  • the signal processing apparatus performs a function of realizing the operation to the laser generator or / and the camera to monitor the tunnel structure by using the operation signal information received from the positioning unit 300. That is, the laser scanner or / and camera for the tunnel structure is operated.
  • the railway facilities other than the tunnel structure described above are items to be constantly inspected, image information by the laser generator and the camera is continuously acquired.
  • the tunnel structure is located at a certain point on the rail, the image information only needs to be acquired for the tunnel structure.
  • the laser generator 200 refers to a conventional apparatus or means for generating a laser that can be irradiated to the object to know the shape, cracks, scratches, etc. of the object using the reflected light.
  • a conventional laser can be used in the present invention, it is more preferable to use a band laser generator for generating a band laser.
  • the meaning of the camera 100 refers to an overall apparatus or means including an apparatus or means that can be acquired with ordinary image information.
  • the camera of the present invention can acquire the image information reflected from the laser generator.
  • the image information acquired by the laser generator and the camera linked thereto is processed into three-dimensional image information by the three-dimensional image conversion apparatus, and the three-dimensional image information is transmitted to the comprehensive data processing apparatus.
  • the image information that is not converted to the three-dimensional can also be transmitted to the comprehensive data processing apparatus.
  • a device for acquiring image information by a laser generator and a camera linked thereto and converting the image information into a three-dimensional image using the image information may be embodied as a device or means that can be processed into conventional three-dimensional image information. do.
  • the present invention obtains the image information of the railway facility by a laser generator mounted on a running train and a camera interlocked with the train, using the three-dimensional image information processed by the three-dimensional image converter described above. It will be read.
  • the camera acquires as the image information that the band laser generated by the laser generator mounted on the train hits the railroad facility and reflects the image information.
  • Such three-dimensional image information is obtained as image information on the railroad facilities existing at a particular location.
  • One example of the 3D image conversion apparatus in the present invention is as follows.
  • the 3D image conversion apparatus includes a central processing unit and a memory for processing and analyzing image information obtained from a laser generator and a camera linked thereto, wherein the central processing unit includes a coordinate extraction unit for extracting coordinates of the image information, and It may be configured to include an abnormality inspection unit or additional observation determination unit.
  • Another embodiment of the three-dimensional image conversion apparatus in the present invention can be converted into a three-dimensional image using the image information by the laser generator (laser scanner) and the camera in the same manner as the method disclosed in Patent Registration 10-0898601. (The laser scanner can be understood as the same concept as the laser generator of the present invention.)
  • a central processing unit and a memory for processing and analyzing image information obtained from a laser generator and a camera
  • the central processing unit comprises: a laser generator control unit for extracting characteristics and coordinates of a photographing location through data measured by the laser generator;
  • the camera may be configured to include a camera controller which transmits the coordinate value to the camera and acquires image information by capturing the coordinate thereof.
  • the measurement data detected by the laser generator is transmitted to the laser generator control unit while the train moves in the axial direction, and the laser generator control unit captures the characteristics and coordinates of the photographing location through the obtained measurement data. Extracts and determines an abnormality or additional observation point and transmits a coordinate value thereof to the camera driving controller.
  • the camera driving control unit transmits the coordinate values received through the laser generator control unit to the camera, and the camera acquires the image data by capturing the coordinates thereof, so that the camera can obtain the image of the coordinates. do.
  • three-dimensional image information is acquired using measurement data by a laser generator and image information by a camera.
  • the 3D image conversion apparatus for converting the 3D image into the 3D image using the laser generator and the image information of the camera may be provided in accordance with the comprehensive data processing apparatus or may be separately mounted.
  • the laser generator is provided in a train and is mounted to irradiate toward any one or more of a rail, a catenary, a sleeper, or a tunnel structure.
  • the above-described camera linked with the laser generator is also mounted so as to shoot toward any one or more of the rail, catenary, sleeper or tunnel structure.
  • the laser generator and the camera may be generally provided as two in the rail, one in the catenary, and one in the sleeper, but the present invention is not limited thereto.
  • the laser generator provided in the sleeper may be performed as a function of the laser generator capable of counting the number of the sleepers described above.
  • the laser generator for the tunnel structure partitions the tunnel (I, II, etc.) in consideration of the fact that the tunnel has a cylindrical shape, and counts the number of laser generators so that the laser can irradiate the divided tunnel portion. It can calculate and provide.
  • the camera interlocked with the above-described laser generator may be provided with the same number of laser generators.
  • the laser generator and the camera for the tunnel structure may be provided with a measuring direction changing device, so that the laser generating direction and the photographing position may be changed.
  • the camera of the present invention is provided in a train, but is installed at a position where one or more of a rail, a catenary, a sleeper, or a tunnel structure can be photographed so that the camera can acquire the information provided by the laser generator.
  • the image information generated by the laser generator and at least one camera connected to the rail, the catenary, the sleeper, or the tunnel structure obtained as described above is converted into the 3D image information by the 3D image information converting apparatus.
  • the three-dimensional image information of any one or more of the rail, catenary, sleeper or tunnel structure is transmitted to the comprehensive data processing apparatus described above.
  • the comprehensive data processing apparatus 500 transmits data such as image information by the laser generator and a camera linked thereto, or data such as three-dimensional image information converted by the image information converting apparatus or a positioning unit.
  • the comprehensive data processing apparatus 500 is equipped with a central processing unit, an information storage device and an application program.
  • the application program receives data such as image information by the laser generator and camera and / or 3D image information by the image information converting device and / or data about speed or distance transmitted from the positioning unit. It also accumulates and stores and processes, analyzes, and analyzes them to detect defects on rails, tram lines, sleepers, or tunnel structures.
  • the integrated data processing apparatus of the present invention may of course include a computer readable medium for performing a process operated in the present invention.
  • the computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • the media may be those specially designed and constructed for the application instructions used in the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts.
  • Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks. Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like.
  • Examples of application program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter.
  • the present invention is the distance information, which is the information detected by the positioning unit, the laser generator of a predetermined section corresponding to the distance information, and the image information by the camera linked thereto and / or the three-dimensional image information by the image information conversion apparatus, etc. It provides a railroad facility monitoring system capable of data acquisition (DAQ) that enables input and output of data.
  • DAQ data acquisition
  • the railroad facility monitoring system capable of measuring not only the distance information by the positioning unit but also the distance information by the distance measuring sensor provided to obtain the corrected distance information and / or the speed information by the speed measuring device.
  • Such measurement of data may be performed by the central processing unit, the information storage device, and the application program of the integrated data processing device.
  • the present invention provides a system capable of synchronizing and monitoring railroad facilities by using a moving train (or a train).
  • the invention is a very useful invention for the industry of producing, manufacturing, supplying or using trains.
  • the present invention is very useful in the industry for the use, use, service, etc. of the vehicle using the rail.

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Abstract

본 발명은 동일한 선로를 따라 이동하는 열차의 이동위치에 대한 정확한 계측으로, 열차에 설치되는 레이저 발생기, 3차원 좌표획득용 카메라, 열차의 진동 등을 계측하는 계측장치로 구성되는 감시장치를 이용하여 레일, 전차선 및 터널구조물의 계측데이터를 반복적으로 축적하여 그 데이터를 처리하고 동시에 그와 같은 철도시설물을 감시하는 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 열차에 구비되는 레이저 발생기(200), 상기 레이저 발생기와 연동되어 작동되며 철도시설물을 감시할 수 있고 계측하는 영상정보 데이터를 취득하는 카메라(100), 상기 레이저 발생기와 카메라로부터 취득된 영상정보 데이터를 이용하여 3차원 영상정보로 변환하는 3차원 영상정보 변환장치(110), 계측대상인 철도시설물의 위치를 파악하는 위치확인부(300), 상기한 레이저 발생기 또는/및 카메라의 가동명령을 발하는 신호처리장치(400), 상기한 영상정보 데이터, 3차원 영상정보 또는 위치확인부로부터 전송되는 데이터를 가공, 분석, 해석 또는 저장하는 종합데이터처리장치(500)로 구성된 철도시설물 감시 시스템을 제공한다. 또한 상기의 위치확인부는 열차의 움직임을 센싱하는 동적거동측정장치(310), 열차의 이동위치를 계측하기 위한 거리측정센서(320), 속도계측장치(330), 고속정밀 클락(340) 및 상기 장치 또는 센서로부터 전송받은 정보를 처리하는 정보처리장치(350)로 구성된 것을 특징으로 하는 철도시설물 감시 시스템을 제공한다. 또한 상기한 레이저 발생기(200) 및 카메라(100)로 영상정보를 취득하는 철도시설물은 레일, 전차선, 침목 또는 터널구조물 중 어느 하나 이상인 것에 특징이 있는 철도시설물 감시 시스템을 제공한다. 또한 본 발명은 위치 확인부에 의해 계측된 거리정보 및 이 거리정보에 따른 일정구간의 철도시설물의 영상정보에 대한 데이터계측(DAQ)이 가능한 철도시설물 감시시스템을 제공한다.

Description

철도시설물 동기화 감시 시스템
본 발명은 선로를 따라 이동하는 열차의 동적특성과 철도시설물에 대한 감시데이터를 일정의 이동거리와 동기화시켜서 감시하는 철도 감시 시스템으로, 열차에 설치되는 레이저 발생기, 3차원 좌표획득용 카메라, 열차의 진동 등을 계측하는 계측장치로 구성되는 감시장치를 이용하여 레일, 전차선 및 터널구조물의 계측데이터를 반복적으로 축적하여 그 데이터를 처리하고 동시에 그와 같은 철도시설물을 감시하는 시스템에 관한 것이다.
지하철 및 레일을 주행하는 열차에 있어, 레일, 전차선은 열차의 탈선에 대한 우려로 안전을 위해 상시 점검되어야 하는 항목이지만, 긴 주행거리와 열차가 주행하지 않는 짧은 점검시간으로 완전한 안전점검이 어려워 새로운 점검 방법이 요구되고 있다. 또한 지하의 터널을 주행하는 지하철의 경우, 노후화된 터널 구조물은 중요한 안전 점검 항목이 된다. 그러나 노후화 된 터널의 크랙은 쉽게 발견하기 어렵다. 따라서 이러한 철도시설물에 대한 안전점검이 상시 이루어질 수 있는 방법이 요구되고 있다. 또한 주요위치에 대한 데이터를 계측하여 획득한다 하여도, 계측 위치에 대한 동기화가 이루어지지 않는다면 기준선에 대한 데이터의 비교 및 분석이 어렵게 된다.
레일, 전차선 및 터널 구조물에 대한 점검은 동일한 계측위치에서 데이터를 획득하여야 기준선에 대한 엄격한 비교가 가능하다. 즉 레일의 미세한 변화는 동일한 데이터를 지속적으로 비교함으로서 차이를 확인할 수 있으나, 위치가 일정하지 않은 데이터의 비교는 변화의 차이를 비교하기 어렵다. 그러나 종래의 기술로는 열차의 위치를 확인하기 위해 차륜의 회전속도에 의한 거리를 누적하여 추정하는 방법, 가속도센서의 적분을 통해 거리를 추정하는 방법, 영상을 통해 위치를 확인하는 방법으로는 사용자의 불편을 야기하게 된다. 따라서 오차가 항상 발생하여, 이러한 누적 오차의 해소를 위해 정차 후 초기화하는 방법을 사용한다.
일정하지 않은 데이터 계측은 터널의 구조물 변화(크랙, 부분 낙하물 발생 등)와 같이 개략의 위치를 확인하는 경우에는 거리 오차에 대한 영향이 낮지만, 레일 또는 전차선과 같이 미세한 이상 변화가 발생하는 경우 거리오차는 안전보수작업에 심한 영향을 주는 원인이 된다.
또한 데이터 계측장치로 많이 제안된 카메라에 의한 영상 처리는 영상을 획득하기 위해 높은 광량을 제공하여야 하고, 레일과 같은 금속표면은 반사에 의한 산란 영향을 보정해 주어야 한다. 또한 레이저에 의한 스캐닝방법은 저속에는 효과적인 검출이 가능하지만, 고속이동에 대한 속도 제한이 있다.
종래의 기술로 등록특허 10-1111569호(궤도차량을 이용한 철도시설물 감시시스템 및 방법, 이하 선행기술)는 "궤도차량에 감시카메라를 장착하고 이동하면서 터널구조물, 궤도 및 전차선 영상을 획득 저장하고, 궤도차량에 장착된 센서부를 통해 수집된 소음 및 진동데이터를 저장하는 정보획득장치와, 정보획득장치에서 수집된 데이터를 전송받아 데이터베이스에 저장하고, 데이터베이스에 저장된 영상 및 수집 데이터를 점검하도록 상황실 단말기로 제공하는 서버부로 구성된 것을 특징으로 하는 철도시설물 감시시스템"을 제공한바 있다.
그러나 상기한 선행기술은 레일, 전차선, 침목 및 터널 구조물에 대한 동일한 계측위치에 대한 동기화가 불확실하다는 단점이 있었다. 특히, 레일, 전차선과 같이 정확한 거리계측이 중요한 항목에 대하여도 여전히 거리오차를 해결하지 못하는 문제점이 있었다.
또한 카메라의 영상이 열차의 속도와 이동거리를 고려하지 않고 촬영되므로 동일하 영상의 반복으로 저장효율이 떨어지고, 안전점검에 소요되는 시간도 증가하는 문제점이 있었다.
그러나 상기한 선행기술의 문제점 즉 계측데이터와 이동거리에 대한 동기화에 대한 문제점을 해결하고자 한다.
또한 본 발명은 레일, 전차선, 침목 그리고 터널구조물의 철도시설물에 대한 안전점검을 위해 일정속도이상으로 운행 중인 열차에 다수의 띠형 레이저 발생기와 이미지 프로세싱이 포함되어 3차원 좌표를 제공하는 카메라와 열차의 진동 등을 확인하는 계측장치가 포함된 안전점검 감시 시스템을 제공하고자 한다.
또한 주요 계측항목이 항상 동일한 위치에서 측정하도록 제어하는 장치는 슬립에 의해 다소 오차가 포함되는 차륜의 회전속도를 참고데이터로 하여, 계측은 철로에 일정하게 설치된 침목의 위치를 사용하여 측정위치를 동기화시킴으로써 계측대상에 대하여 매우 정확한 계측위치를 제공하는 안전점검 감시장치를 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 열차의 고속뿐만 아니라 저속으로 운행하는 경우에도 계측대상의 정확한 위치를 파악하여 정확한 계측위치를 제공하여 안전점검 데이터에 대한 신뢰성을 현저히 높일 수 있는 안전점검 감시장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 상기한 문제점 및 요구를 해결하기 위하여,
열차에 구비되는 레이저 발생기(200), 상기 레이저 발생기와 연동되어 작동되며 철도시설물을 감시할 수 있고 계측하는 영상정보 데이터를 취득하는 카메라(100), 상기 레이저 발생기와 카메라로부터 취득된 영상정보 데이터를 이용하여 3차원 영상정보로 변환하는 3차원 영상정보 변환장치(110), 계측대상인 철도시설물의 위치를 파악하는 위치확인부(300), 상기한 레이저 발생기 또는/및 카메라의 가동명령을 발하는 신호처리장치(400), 상기한 영상정보 데이터, 3차원 영상정보 또는 위치확인부로부터 전송되는 데이터를 가공, 분석, 해석 또는 저장하는 종합데이터처리장치(500)로 구성된 철도시설물 감시 시스템을 제공한다.
또한 상기의 위치확인부는 열차의 움직임을 센싱하는 동적거동측정장치(310), 열차의 이동위치를 계측하기 위한 거리측정센서(320), 속도계측장치(330), 고속정밀 클락(340) 및 상기 장치 또는 센서로부터 전송받은 정보를 처리하는 정보처리장치(350)로 구성된 것을 특징으로 하는 철도시설물 감시 시스템을 제공한다.
또한 상기한 레이저 발생기(200) 및 카메라(100)로 영상정보를 취득하는 철도시설물은 레일, 전차선, 침목 또는 터널구조물 중 어느 하나 이상인 것에 특징이 있는 철도시설물 감시 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 위치 확인부에 의해 계측된 거리정보 및 이 거리정보에 따른 일정구간의 철도시설물의 영상정보에 대한 데이터계측(DAQ)이 가능한 철도시설물 감시시스템을 제공한다.
본 발명의 위치확인부는 철로, 전차선, 침목 또는/및 터널시설물의 정확한 위치를 계측하게 하는 작용이 있어 본 발명의 철도 시설물 감시 시스템에서 취득한 데이터는 정확성과 신뢰성이 종래기술보다 현저히 높은 효과가 있다.
특히 철로, 전차선과 같은 경우에도 거리오차를 거의 발생시키지 않는 효과가 있어 데이터의 정확성을 현저히 높이고 있다.
또한 본 발명은 일정한 계측위치에서의 데이터 축적이 가능하게 되며, 그에 따라 철도시설물의 안전점검을 위해 효과적인 비교데이터를 구축하여, 시설물 관리의 효율을 높일 수 있다.
또한 본 발명은 상시 점검이 가능하여, 점검에 사용되는 시간을 유지보수에 활용하여 안전한 유지보수 시간을 늘리는 효과가 있다. 더불어 데이터의 축적이 3차원 영상정보 데이터로 제공되어 형상화할 수 있으므로, 종래의 단순한 카메라 영상에 의한 자료 축적보다 데이터 저장 및 가공성을 현저히 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 철도시설물 감시 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 위치확인부에 대한 구성 개념도.
도 3은 열차에 구성된 레이저 발생기 및 카메라의 도면.
도 4는 구획화된 터널 구조물에 대한 레이저 발생기 및 카메라의 설치 개념도.
<부호의 설명>
100 : 카메라 200 : 레이저 발생기
110 : 3차원 영상정보 변환장치 300 : 위치확인부
310 : 동적거동측정장치 320 : 거리측정센서
321 : 레이저 발생기 322 : 카운터
323 : 전송수단 330 : 속도계측장치
340 : 고속정밀 클락 350 : 정보처리장치
400 : 신호처리장치 500 : 종합데이터처리장치
이하 본 발명을 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
본 발명은 열차에 구비되는 레이저 발생기(200), 상기 레이저 발생기와 연동되어 작동되며 철도시설물의 주요부를 감시할 수 있고 계측하는 영상정보 데이터를 취득하는 카메라(100), 상기 레이저 발생기와 카메라로부터 취득된 영상정보 데이터를 이용하여 3차원 영상정보로 변환하는 3차원 영상정보 변환장치(110), 계측대상인 철도시설물의 위치를 파악하는 위치확인부(300), 상기한 레이저 발생기 및 카메라의 가동명령을 발하는 신호처리장치(400) 및,
상기한 영상정보 데이터, 3차원 영상정보 또는/및 위치확인부로부터 전송되는 거리정도 또는/및 속도정보 등의 데이터를 가공, 분석, 해석 또는 저장하는 종합데이터처리장치(500)로 구성된 철도시설물 감시 시스템을 제공한다.
본 발명은 달리는 열차에서 철도시설물의 하자를 감시하고 계측하기 위한 장치에 관한 것이므로 철도시설물의 지속적인 관리를 위하여 현재 계측하고 있는 철도시설물의 위치를 정확하게 파악하여 이에 대한 정보데이터를 축적하는 것이 중요하다.
본 발명에서 철도시설물이라 함은 레일, 전차선, 침목 또는 터널구조물 등을 의미한다.
따라서 본 발명은 철도시설물의 정확한 위치를 파악하기 위하여 위치확인부(300)가 구비되어 있는 점이 큰 기술적 특징이다. 종래의 기술의 문제점에서 언급한 바처럼 철로를 따라 위치하고 있는 철도시설물의 정확한 위치를 파악하는 것이 가장 중요하며 철도시설물의 동일성을 파악하는 것이 가장 큰 문제였다. 따라서 레일 또는 전차선과 같이 미세하게 변화가 발생하는 경우의 거리오차는 데이터의 신뢰성을 낮추는 원인이 되었다.
그러나 본 발명의 위치확인부는 달리는 열차에서도 속도와 거리 등에 대한 다양한 측정 계수를 이용하여 레일, 전차선, 침목 또는/및 터널구조물의 위치를 정확하게 파악할 수 있게 하는 기능 및 작용을 수행한다.
따라서 위치확인부의 기능은 상기한 철도시설물 중 터널구조물에 대한 영상정보를 취득하기 위한 레이저 발생기 및 카메라의 작동을 가동하게 하는 정보로서의 거리 정보를 신호처리장치에 제공하는 기능과, 또한 철도시설물 즉 레일, 전차선 , 터널구조물에 대한 영상정보의 정확한 위치를 파악하게 해주는 기능을 수행한다.
본 발명의 위치확인부(300)는 열차의 움직임을 센싱하는 동적거동측정장치(310), 열차의 이동위치를 계측하기 위한 거리측정센서(320), 속도계측장치(330), 고속정밀 클락(340) 및 상기 장치 또는 센서로부터 전송받은 정보를 처리하는 MCU(Micro Controller Unit), CPU(central prosessing unit) 또는 전자회로가 구비된 정보처리장치(350)로 구비되어 있다.
이미 언급한 바와 같이 일정하지 않은 데이터 계측은 터널구조물의 변화(크랙, 부분 낙하물 발생 등)와 같이 개략의 위치를 확인하는 경우에는 거리 오차에 대한 영향이 낮지만, 레일 또는 전차선과 같이 미세하게 변화가 발생하는 경우 거리오차는 데이터의 신뢰성을 현저히 낮추는 원인이 된다.
본 발명의 위치확인부는 터널구조물의 정확한 위치뿐만 아니라 레일, 전차선과 같은 경우의 위치도 매우 정확하게 파악할 수 있게 해주는 효과가 있다.
본 발명에서 동적거동측정장치는 열차의 움직임의 여부를 파악하는 수단 또는 장치를 의미하는 것으로 통상적으로 가속도 등을 계측하는 장치 또는 엔코더(encoder) 등을 사용할 수 있다.
동적거동측정장치(310)는 열차가 멈추었을 경우 하기할 바와 같이 거리측정센서를 가동할 지 여부를 결정해주는 기능을 수행한다. 즉 열차가 멈추었을 경우 거리측정센서의 가동을 중지하고 열차가 움직일 때에 다시 거리측정센서를 가동하게 하는 기능을 구비한다.
본 발명에서 거리측정센서(320)는 종래의 방식과는 현저히 다른 방식으로 거리측정을 하는 것에 기술적 특징이 있다.
본 발명의 거리측정센서는 레이저를 이용하여 거리를 측정할 수 있는 것을 의미한다.
따라서 거리측정센서(320)는 레이저 발생기(321)와 이 레이저 발생기의 반사광을 취득하여 침목의 수를 카운팅하는 카운터(322) 및 카운터로부터 취득한 카운팅정보를 전송하는 전송수단(323)으로 이루어져 있다.
본 발명의 거리측정센서는 열차의 출발점(예컨데 서울역을 기점으로 하여)으로부터 철로를 따라서 위치하는 어떤 특정의 철도시설물(예컨대, 터널구조물)까지의 침목의 수를 레이저의 반사광을 카운터가 카운팅한다.
이렇게 카운팅된 침목의 수와 침목간의 간격을 곱하면 출발점으로터 터널구조물 까지의 거리가 계산된다.
예를 들어 침목의 간격이 100cm이고 침목의 수를 100,000개로 카운팅하는 경우 서울역으로부터 100km지점에 터널구조물이 위치함을 정확하게 파악할 수가 있는 것이다.
또한 이와 같은 방식으로 특정한 지점의 레일, 전차선 또는 침목의 경우에도 매우 정확하게 그 위치를 파악할 수 있게 된다.
이와 같이 각각의 철도시설물의 위치가 기준점으로부터 기설정되어 있고, 어떤 특정의 철도시설물이 이 설정된 위치에 해당하는지 여부를 상기한 거리측정센서를 이용하여 그 침목의 수를 카운팅함으로써 인식할 수가 있게 되는 것이다.
물론 이 경우 상기한 정보처리장치(340)에 기준점 및 어떤 철도시설물에 대한 위치가 미리 설정된 값으로 데이터화되어 저장되어 있어서 이 데이터를 활용할 수 있음은 물론이다.
본 발명에서 상기한 거리측정센서에 의한 위치계산의 오차가 발생할 수 있으므로 상기한 속도계측장치(330)에 의하여 계산된 속도와 시간을 이용하여 그 정확한 위치를 보정할 수 있는 정보를 제공해 준다.
본 발명의 속도계측장치는 열차의 차륜을 계측하여 그 속도를 측정하는 기계식 또는 전자식의 속도계측장치를 의미한다. 통상적으로 사용하는 타코메터를 사용할 수 있다.
이와 같은 타코메터에서 매시각 측정되는 속도를 디지털정보화 하여 이용하고 상기한 고속정밀클락(340)에 의하여 측정된 정확한 시간과의 관계를 이용하여 기준점으로부터 거리를 계산할 수 있게 된다.
즉, 상기한 바와 같이 어떤 기준점(예컨대 서울역)을 출발한 열차의 차속을 측정하고 이 차속과 고속정밀클락에 의한 시간과의 관계를 적분 연산하면 서울역으로부터의 거리가 추정되게 된다.
거리는 속도 * 시간이므로 매시각의 속도를 시간의 적분함수로 구할 수가 있게 된다. 이와 같은 적분연산은 상기한 정보처리장치(350)에서 수행하게 된다.
적분 연산기능은 정보처리장치에 탑재된 응용프로그램에 의하여 구현될 수 있다.
물론 이 경우 상기한 동적거동측정장치에서 제공한 열차의 움직임 여부에 대한 정보를 고속정밀클락에서 제공된 시간정보와의 관계에 이용하여 열차가 움직이지 않을 경우에는 거리는 계산하지 않게 할 수 있다. 또한 열차의 움직임이 없을 경우는 속도가 0(zero)이 되므로 마찬가지로 거리는 계산되지 않게 된다.
본 발명은 상기와 같은 거리측정센서와 속도계측장치에 의하여 계산된 어떤 특정의 철도시설물의 위치를 더욱 정확하게 계측하여 동기화할 수 있게 되는 효과가 있다.
따라서 상기한 바와 같이 거리측정센서에 의한 거리 측정 데이터에 의하여 상기한 레이저 발생기와 이와 연동되는 카메라에 의하여 취득한 영상정보 또는 3차원 영상정보의 대상 철도시설물(레일, 전차선, 터널구조물, 침목 등)) 위치를 정확하게 파악할 수 있게 되는 효과가 나타나는 것이다.
즉, 거리측정센서에서 예측한 거리와 속도계측장치에서 예측한 거리는 차이가 발생할 수 있으며, 그에 따라 그 두 개의 거리 측정치에 대한 관계를 정립하여 정확한 위치를 알 수 있게 하는 것이다.
따라서 상기한 정보처리장치에 사용자가 미리 설정한 거리측정센서 및 속도계측장치에서 취득한 거리정보에 관한 관계를 정립하여 하기할 신호처리장치에 가동신호정보를 제공하게 한다.
예를 들어 본 발명의 거리측정센서에서 측정한 거리는 침목의 수를 카운팅하여 거리를 측정하므로 매우 정확한 거리를 측정할 수 있다. 따라서 상기한 레이저 발생기 및 카메라에 의한 영상정보에 대핸 거리는 이 거리측정센서를 기준으로 하여 위치를 파악한다.
그러나 어떤 이유에 의하여 침목의 멸실 등의 이유에 따라 그 거리측정에 오차가 발생하는 경우 상기한 속도계측장치에 의하여 취득한 거리정보를 보조 거리정보로 저장하여 비치할 수 있어 상호 비교가 가능하게 할 수 있다.
따라서 속도계측장치에 의하여 취득한 보조 거리정보를 참고하여 대상 철도시설물의 거리를 정확히 산정할 수 있는 기능을 수행할 수 있다.
특히, 레일상의 특정한 지점에 위치하고 있는 터널구조물을 감시하는 경우에는 거리측정센서에 의한 거리정보를 기준으로 하되 앞서 설명한 것과 같은 이유에 따라 속도계측장치에서 측정한 거리의 차이에 대한 중간 지점을 레이저 발생기 및 카메라의 가동을 위한 시발점으로 설정하고 그에 따라 이 중간 지점이 인지되면 신호처리장치에 가동신호정보를 전송하게 할 수 있다.
또한 상기한 바와 같이 어떤 특정 철도시설물(예컨대 터널구조물)에 대한 거리측정센서에 의하여 측정된 거리 정보와 속도계측장치에서 측정한 거리에 대한 거리정보는 누적되어 축적될 수가 있다.
이와 같이 누적된 거리측정센서에 의하여 측정된 거리 정보와 속도계측장치에서 측정한 거리에 대한 거리 정보는 그 특정의 감시 대상 철도시설물의 위치를 더욱 정확하게 계측하게 하고, 그에 따라 감시 대상 철도시설물의 거리에 대한 동기화를 수행할 수 있는 정보로 이용될 수 있다.
따라서 그 특정의 감시 대상 철도시설물의 위치를 더욱 정확히 파악하여 레이저 발생기에 의한 정보 및 카메라에 의한 영상정보를 취득하게 되는 효과가 있는 것이다.
물론 이와 같은 예는 하나의 실시예이며 상기한 거리측정센서에 의하여 측정된 거리 정보와 속도계측장치에서 측정한 거리에 대한 거리정보를 사용자의 의사 및 요구에 따라 어떤 방식으로든 미리 설정하여 동기화를 수행할 수 있음은 물론이다.
이와 같은 거리측정센서 및 속도계측장치에서 취득한 거리정보는 다음에서 설명할 바와 같이 신호처리장치(400)에 제공되며 또한 종합데이터처리장치(500)에 제공하게 된다.
따라서 상기한 바와 같이 위치확인부의 거리측정센서 및 속도계측장치에서 취득한 거리정보는 신호처리장치로 전송되며, 이 거리정보를 이용한 정보를 통하여 신호처리장치는 레이저 발생기 또는/및 카메라에 가동신호를 발생하도록 명령한다.
더불어 종합데이터처리장치에서 철도시설물의 위치를 파악하게 해주는 정보로 활용되게 된다.
본 발명에서 신호처리장치(400)는 터널구조물에 대한 레이저 발생기 또는/및 카메라의 가동신호를 제공하는 장치 또는 수단을 의미한다.
따라서 신호처리장치는 상기한 위치확인부(300)로부터 전송받은 가동신호정보를 이용하여 터널구조물을 감시하는 레이저 발생기 또는/및 카메라에 동작을 실현시키는 기능을 수행한다. 즉, 터널구조물에 대한 레이저스캐너 또는/및 카메라를 가동하게 하는 기능을 수행한다.
본 발명에서 상기한 터널구조물 외의 철도시설물은 상시 검사를 하여야 하는 항목이므로 레이저 발생기 및 카메라에 의한 영상정보는 계속적으로 취득된다.
그러나 터널구조물을 레일 상의 일정한 지점에 위치하고 있기 때문에 터널구조물에 대하여는 그 위치한 지점에서만 영상정보를 취득하면 된다.
이와 같이 상기한 위치확인부로부터 어떤 특정의 터널구조물의 위치를 정확히 파악하여 그 터널구조물의 하자 여부를 레이저 및 카메라에 의한 영상정보를 취득할 수 있게 한다.
본 발명에서 레이저 발생기(200)는 물체에 조사하여 그 반사광을 이용하여 물체의 형상, 크랙, 흠 등을 알 수 있게 해주는 레이저를 발생하는 통상적인 장치 또는 수단을 의미한다.
따라서 본 발명에서는 통상의 레이저를 이용할 수 있으나 더욱 바람직하게는 띠레이저를 발생하는 띠레이저 발생기를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 카메라(100)의 의미는 통상의 영상정보로 취득할 수 있는 장치 또는 수단을 포함하는 전반적인 장치 또는 수단을 의미한다.
따라서 본 발명의 카메라는 상기한 레이저 발생기로부터 반사되는 영상정보를 취득할 수 있게 된다.
이와 같이 레이저 발생기 및 이와 연동되는 카메라에 의하여 취득된 영상정보는 하기할 바와 같이 3차원 영상 변환 장치에 의하여 3차원 영상정보로 가공되고 이 3차원 영상정보는 상기한 종합데이터처리장치로 전송된다.
또한 상기한 3차원으로 변환되지 않은 영상정보도 상기한 종합데이터처리장치로도 전송될 수 있다.
본 발명에서 레이저 발생기 및 이와 연동하는 카메라에 의하여 영상정보를 취득하고 이 영상정보를 이용하여 3차원 영상으로 변환하는 장치는 통상적으로 통용되는 3차원 영상 정보로 가공할 수 있는 장치 또는 수단으로 구현되게 된다.
따라서 본 발명은 달리는 열차에 장착된 레이저 발생기 및 이와 연동되는 카메라에 의하여 철도시설물에 대한 영상정보를 취득하는데, 상기한 3차원 영상 변환장치에 의하여 가공된 3차원 영상정보를 이용하여 철도시설물의 하자 여부를 판독하게 되는 것이다.
즉, 열차에 장착된 레이저 발생기에 의하여 발생되는 띠레이저가 철도시설물에 부딪혀 반사되는 것을 카메라가 영상정보로 취득하고, 이 계속적으로 취득된 영상정보를 종합하면 3차원 영상정보가 되는 것이다.
이와 같은 3차원 영상정보는 어떤 특정한 위치에 존재하는 철도시설물에 대한 영상정보로 취득되는 것이다.
본 발명에서 3차원 영상 변환 장치의 하나의 예는 아래와 같다.
다만 이와 같은 실시예는 3차원 영상 변환 장치의 하나의 예로서 이에 국한되는 것은 아니며 레이저 및 카메라를 이용하여 3차원 영상으로 변환되는 장치는 모두 본 발명의 기술적 내용에 포함되는 것이다.
3차원 영상 변환장치는 레이저 발생기 및 이와 연동되는 카메라로부터 획득된 영상정보를 처리 및 분석하는 중앙처리장치와 메모리를 포함하고, 상기 중앙처리장치는 영상정보의 좌표를 추출하는 좌표추출부 및 이에 따른 이상부 검사부 또는 추가관찰 판별부를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에서 3차원 영상 변환 장치의 또 다른 실시에 대한 구성은 등록특허 10-0898601에 개시된 방법과 같은 방법으로 레이저발생기(레이저 스캐너)와 카메라에 의한 영상정보를 이용하여 3차원 영상으로 변환할 수가 있는 구성을 취할 수 있다.(여기서 레이저 스캐너는 본 발명의 레이저 발생기와 동일한 개념으로 파악할 수 있다)
레이저 발생기 및 카메라로부터 획득된 영상정보를 처리 및 분석하는 중앙처리장치 및 메모리를 포함하고, 상기 중앙처리장치는 레이저 발생기에 의해 측정된 데이터를 통해 촬영개소 특성 및 좌표를 추출하는 레이저 발생기 제어부 및, 상기 좌표값을 카메라에 전송하고 카메라는 이에 대한 좌표를 촬영하여 영상정보를 취득하게 해주는 카메라 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.
상기와 같은 3차원 영상 변환 장치는 열차가 터널을 축방향으로 이동하면서 레이저 발생기에 의해 검출된 측정데이터는 레이저 발생기 제어부로 전송되고, 상기 레이저 발생기 제어부는 획득된 측정데이터를 통해 촬영개소 특성 및 좌표를 추출하고, 이상부 또는 추가관찰 요부를 판별하여 이에 대한 좌표값을 카메라 구동 제어부로 전송한다.
상기 카메라 구동제어부는 레이저 발생기 제어부를 통해 받은 좌표값을 카메라로 전달하고, 카메라는 이에 대한 좌표를 영상촬영을 하여 영상데이터를 획득하며, 그에 따라 카메라는 상기한 좌표에 대한 영상을 획득할 수 있게 된다.
이러한 장치를 통하여 레이저 발생기에 의한 측정 데이터와 카메라에 의한 영상정보를 이용하여 3차원 영상정보를 취득하게 된다.
이와 같이 레이저 발생기 및 카메라에 의한 영상정보를 이용하여 3차원 영상으로 변환하는 3차원 영상 변환 장치는 상기한 종합데이터처리장치에 합치되어 구비되거나 별도로 장착될 수 있다.
본 발명은 도 3에서 보는 것처럼 레이저 발생기는 열차에 구비되어 있고 레일, 전차선, 침목 또는 터널구조물 중 어느 하나 이상을 향하여 조사할 수 있도록 장착되어 있다.
또한 레이저 발생기와 연동되는 상기한 카메라도 레일, 전차선, 침목 또는 터널구조물 중 어느 하나 이상을 향하여 촬영할 수 있도록 장착되어 있다.
따라서 통상적으로 레이저 발생기와 카메라는 레일에는 2개, 전차선에서는 1개, 침목에는 1개로 구비할 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
여기서 침목에 구비된 레이저 발생기는 상기한 침목의 수를 카운팅할 수 있는 레이저 발생기의 기능을 겸하여 수행할 수 있다.
도 4에서 보는 것처럼 터널구조물에 대한 레이저 발생기는 터널이 원통형 형상으로 되어 있는 점을 감안하여 터널을 구획(I, Ⅱ 등)하고, 그 구획된 터널 부분을 레이저가 조사할 수 있도록 레이저 발생기 수를 산정하여 구비할 수 있다.
또한 상기의 레이저 발생기와 연동되는 카메라도 레이저 발생기 수와 같이 구비할 수 있다.
더불어 본 발명에서 터널구조물에 대한 레이저 발생기 및 카메라는 측정방향변경장치가 구비될 수가 있어 레이저 발생 방향 및 촬영위치를 변경할 수 있도록 할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 카메라는 열차에 구비되어 있되 상기한 레이저 발생기에서 제공하는 정보를 카메라가 취득할 수 있도록 레일, 전차선, 침목 또는 터널구조물 중 어느 하나 이상을 촬영할 수 있는 위치에 설치한다.
이와 같이 취득한 레일, 전차선, 침목 또는 터널구조물 중 어느 하나 이상에 대한 레이저 발생기 및 이와 연동되는 카메라에 의한 영상정보는 상기한 3차원 영상정보 변환장치에 의하여 3차원 영상정보로 변환된다.
따라서 상기한 레일, 전차선, 침목 또는 터널구조물 중 어느 하나 이상에 대한 3차원 영상정보는 앞에서 설명한 종합데이터처리장치에 전송되게 된다.
종합데이터처리장치(500)는 앞서 설명한 바와 같이 상기한 레이저 발생기 및 이와 연동되는 카메라에 의한 영상정보 또는 영상정보 변환장치에 의하여 변환된 3차원 영상정보 등의 데이터 또는 위치확인부로부터 전송되는 속도 및 거리 등에 대한 데이터를 가공, 분석, 해석 또는 저장할 수 있는 기능을 구비한 장치 또는 수단을 의미한다.
따라서 종합데이터처리장치(500)는 중앙처리장치, 정보저장장치 및 응용프로그램이 탑재되어 있다.
상기 응용프로그램은 상기한 레이저 발생기 및 카메라에 의한 영상정보 또는/및 영상정보 변환장치에 의한 3차원 영상정보 등의 데이터 또는/및 위치확인부로부터 전송되는 속도 또는/및 거리 등에 대한 데이터를 전송받아 축적하여 저장할 수 있게 해주고 또한 이들을 가공, 분석, 해석하여 레일, 전차선, 침목 또는 터널구조물에 대한 하자 여부를 판독하는 기능을 수행한다.
따라서 본 발명의 종합데이터처리장치는 본 발명에서 작동되는 과정을 수행하기 위한 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함할 수 있음은 물론이다.
상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 본 발명에서 사용되는 응용 프로그램 명령을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.
응용 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
또한 본 발명은 위치확인부에서 감지되는 정보인 거리 정보, 이 거리 정보에 대응되는 일정 구간의 레이저 발생기 및 이와 연동되는 카메라에 의한 영상정보 또는/및 영상정보 변환장치에 의한 3차원 영상정보 등의 데이터의 입출력이 가능하도록하는 데이터 계측(DAQ,data acquisition)이 가능한 철도시설물 감시 시스템을 제공한다.
또한 상기한 위치확인부에 의한 거리 정보뿐만 아니라 이 보정된 거리 정보를 수득하기 위하여 제공받는 거리측정센서에 의한 거리 정보 또는/및 속도계측장치에 의한 속도 정보에 대한 데이터 계측도 가능한 철도시설물 감시 시스템을 제공한다.
상기와 같은 데이터 계측이 가능한 것은 상기한 종합데이터처리장치의 중앙처리장치, 정보저장장치 및 응용프로그램에 의하여 수행될 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명은 이동하는 기차(또는 열차)를 이용하여 철도시설물을 동기화하여 감시할 수 있는 시스템을 제공하게 된다.
본 발명은 열차를 생산, 제조, 공급 또는 사용하는 산업에 매우 유용한 발명이다.
또한 본 발명은 레일을 이용하는 차량의 사용, 이용, 서비스 제공 등을 하는 산업에 매우 유용한 발명이다.

Claims (4)

  1. 열차에 구비되는 레이저 발생기(200), 상기 레이저 발생기와 연동되어 작동되며 철도시설물을 감시할 수 있고 계측하는 영상정보 데이터를 취득하는 카메라(100), 상기 레이저 발생기와 카메라로부터 취득된 영상정보 데이터를 이용하여 3차원 영상정보로 변환하는 3차원 영상정보 변환장치(110), 계측대상인 철도시설물의 위치를 파악하는 위치확인부(300), 상기한 레이저 발생기 또는 카메라의 가동명령을 발하는 신호처리장치(400),
    상기한 장치들로부터 전송되는 영상정보데이터, 3차원 영상정보 또는 위치확인부로부터 전송되는 데이터를 가공, 분석, 해석 또는 저장하는 종합데이터처리장치(500)로 구성된 철도시설물 감시 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    위치확인부는 열차의 움직임을 센싱하는 동적거동측정장치(310), 열차의 이동위치를 계측하기 위한 거리측정센서(320), 속도계측장치(330), 고속정밀 클락(340) 및 상기 장치 또는 센서로부터 전송받은 정보를 처리하는 정보처리장치(350)로 구성된 것을 특징으로 하는 철도시설물 감시 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    레이저 발생기(200) 및 카메라(100)로 영상정보를 취득하는 철도시설물은 레일, 전차선, 침목 또는 터널구조물 중 어느 하나 이상인 것에 특징이 있는 철도시설물 감시 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    위치 확인부에 의해 계측된 거리정보 및 이 거리정보에 따른 일정구간의 철도시설물의 영상정보에 대한 데이터계측(DAQ)이 가능한 철도시설물 감시시스템.
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