KR101229232B1 - 열차 외부결함 검출장치 및 방법 - Google Patents

열차 외부결함 검출장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 터널 내부의 양측 벽면, 상부 벽면 및 레일에 설치되며, 열차의 외부를 스캔하여 신호로 발생시키는 레이저레이더센서; 레이저레이더센서에서 발생된 신호를 전송받아 이미지로 산출하는 이미지 처리부; 이미지 처리부에서 산출된 이미지가 정상적인 열차 외부 이미지와 일치하는지 여부를 판단하는 판단부; 및 판단부에서 판단된 결과를 열차 기관실에 표시하는 표시부;를 구현한 바, 터널 내부의 양측 벽면과 상부 벽면에 레이저레이더센서를 일정 간격으로 설치하여 열차가 터널에서 운행함과 동시에 주기적으로 열차의 외부를 레이저레이더센서를 통해 스캔하고 이를 정상적인 열차 외부 이미지와 비교함으로써, 열차 외부의 결함여부를 신속하게 인지할 수 있는 효과가 있다.

Description

열차 외부결함 검출장치 및 방법{Detection apparatus and method of train outside fault}
본 발명은 열차 외부결함 검출장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저레이더센서를 통해 열차의 외부를 스캔하여 정상적인 열차 외부 이미지와 비교하여 이상여부를 판단하고, 이를 열차의 기관실 및 외부 기관에 전송하는 열차 외부결함 검출장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 열차의 외부에 대한 결함은 육안으로 쉽게 발견하기 힘든 관계로, 열차 외부에 대한 결함을 인지하지 못하고 열차의 운행을 계속 할 경우 출입문 고장이나 열차의 탈선과 같은 대형사고로까지 이어질 수 있는 문제점이 있었다.
따라서, 현재 열차의 외부를 카메라로 촬영하여 이를 정비사가 육안으로 확인하는 방법을 사용하고 있지만, 이는 정비사가 결함을 발견하지 못할 수도 있는 관계로 정확성이 낮다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 터널 내부의 양측 벽면과 상부 벽면, 레일에 레이저레이더센서를 일정 간격으로 설치하여 열차가 터널에서 운행함과 동시에 주기적으로 열차의 외부를 레이저레이더센서를 통해 스캔하고 이를 정상적인 열차 외부 이미지와 비교함으로써, 열차 외부의 결함여부를 신속하게 인지할 수 있는 열차 외부결함 검출장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 터널 내부의 양측 벽면, 상부 벽면 및 레일에 설치되며, 열차의 외부를 스캔하여 신호로 발생시키는 레이저레이더센서; 레이저레이더센서에서 발생된 신호를 전송받아 이미지로 산출하는 이미지 처리부; 이미지 처리부에서 산출된 이미지가 정상적인 열차 외부 이미지와 일치하는지 여부를 판단하는 판단부; 및 판단부에서 판단된 결과를 열차 기관실에 표시하는 표시부;를 포함한다.
또한, 판단부에서 판단된 결과를 기관실의 메모리에 저장하는 저장부;를 더 포함한다.
또한, 판단부에서 판단된 결과를 외부 기관에 전송하는 외부 통신부;를 더 포함한다.
다른 카테고리로서 본 발명의 목적은 터널의 내부의 양측 벽면, 상부 벽면 및 레일에 설치된 레이저레이더센서로부터 열차의 외부가 스캔되어 신호가 발생되는 열차 스캔 단계; 열차 스캔 단계에서 발생된 신호가 이미지 처리부에서 이미지로 산출되는 이미지 처리 단계; 이미지 처리 단계에서 산출된 이미지가 정상적인 열차의 외부 이미지와 일치하는지 여부가 판단부에서 판단되는 결함여부 판단 단계; 결함여부 판단 단계에서 판단된 결과가 기관실의 표시부에 표시되는 기관실 표시 단계; 결함여부 판단 단계에서 판단된 결과가 기관실의 메모리에 저장되는 판단 결과 저장 단계; 및 결함여부 판단 단계에서 판단된 결과가 외부 통신부를 통해 외부 기관에 전송되는 외부 전송 단계;를 포함한다.
또한, 기관실 표시 단계, 판단 결과 저장 단계 및 외부 전송 단계는 동시에 수행된다.
본 발명에 따르면, 터널 내부의 양측 벽면, 상부 벽면 및 레일에 레이저레이더센서를 일정 간격으로 설치하여 열차가 터널에서 운행함과 동시에 주기적으로 열차의 외부를 레이저레이더센서를 통해 스캔하고 이를 정상적인 열차 외부 이미지와 비교함으로써, 열차 외부의 결함여부를 신속하게 인지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열차 외부결함 검출장치에 대한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열차 외부결함 검출장치의 레이저레이더센서가 터널에 설치된 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열차 외부결함 검출방법에 대한 순서도이다.
이하, 예시도면을 참조하여 본 발명에 따른 열차 외부결함 검출장치의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열차 외부결함 검출장치에 대한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열차 외부결함 검출장치의 레이저레이더센서(110)가 터널에 설치된 개략도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 열차 외부결함 검출장치(100)는 레이저레이더센서(110), 이미지 처리부(120), 판단부(130), 표시부(140), 저장부(150) 및 외부 통신부(160)를 포함한다.
레이저레이더센서(110)는 터널(220) 내부의 양측 벽면, 상부 벽면 및 레일에 설치되며, 열차(210)의 외부를 스캔하여 신호로 발생시킨다.
이와 같은, 레이저레이더센서(110)는 레이저 펄스(laser pulse)가 발사되어 어느 목표물에 부딪히면 에너지의 일부가 되돌아 나오는 반사파가 생기고 이 반사파를 수신, 검파하는 장비로 그 목표물에 대한 방위(bearing)를 알 수 있게 되는 원리를 사용한다. 즉, 전파를 목표물에 보내어 그 전파 에너지의 반사파를 수신하고 전파의 직진성과 정속성을 이용하여 그 왕복시간과 안테나의 지향특성에 의해 목표물의 위치(방위 및 거리)를 측정하는 원리인 것이다.
또한, 레이저레이더센서(110)는 터널(220)의 내부에 일정한 간격으로 설치되어 열차(210)가 이동함에 따라 주기적으로 열차(210)를 스캔한다.
이미지 처리부(120)는 레이저레이더센서(110)에서 발생된 신호를 전송받아 이미지로 산출하는 것으로, 이와 같은, 이미지 처리부(120)는 레이저레이더센서(110)에서 반사된 반사파를 보강된 돗트(dot)로 목표물의 표시를 스코프(SCOPE)상에 선명하게 나타낸다. 이와 같은, 형태의 목표물표시를 PPI(Plan Position Indicator)라고 한다. 이 측정원리를 이용하면 어두운 밤이나 안개 그리고 비와 같은 사람의 시계를 방해하는 환경에서도 주위의 지형이나 장애물을 뚜렷하게 관측할 수 있기 때문에 야간이나 악천후상에서도 눈으로 볼 수 없는 기상상태하에서 유용하게 활용될 수 있다. 물체로부터 반사되어 돌아온 레이저 신호는 고감도 포토다이오드(photo diode)를 통해 고속으로 전기신호로 변환된다. 레이저 레이더 센서유닛(120)에 구비된 시간 간격 계수기(Time Interval Counter)는 포토다이오드에 의해 생성된 레이저 수신신호의 출력과 레이저 펄스를 송출하기 위한 트리거 신호사이의 시간 간격에 기초하여 물체와의 거리를 측정한다.
또한, 이미지 처리부(120)는 레이저의 발사 및 검출시간 사이에 발생한 펄스의 수를 세어 시간을 측정하는 방식인 시간 간격 계수(Time Interval Counting)방식이 사용될 수도 있지만, 레이저의 발사 및 검출 사건(event)이 발생한 시각(epoch time)을 기록한 후 두 시간 차이를 구하여 시간을 측정하는 방식인 사건 발생 시간 측정기(Epoch Event Timer) 방식을 사용할 수도 있다. 이와 같은 방식은 전자의 방식과는 달리 카운팅(Counting)의 한계가 없고, 측정의 한계 및 카운트의 리셋에 소비되는 시간이 없어 고 주파수 및 장거리 거리 측정기에 적합하다는 장점이 있다.
판단부(130)는 이미지 처리부(120)에서 산출된 이미지가 정상적인 열차(210) 외부 이미지와 일치하는지 여부를 판단하는 것으로, 이와 같은, 판단부(130)에는 정상적인 열차(210) 외부 이미지가 저장된다.
표시부(140)는 판단부(130)에서 판단된 결과를 열차(210)의 기관실에 표시하는 것으로, 판단부(130)에서 판단된 결과가 정상인지 이상이 있는지 여부가 표시된다. 이와 같이, 표시부(140)에 표시되는 판단 결과를 기관사가 실시간으로 확인함으로써, 열차(210)에 이상 여부를 신속하게 인지할 수 있다.
저장부(150)는 판단부(130)에서 판단된 결과를 기관실의 메모리에 저장하는 것으로, 앞서 설명한 표시부(140)에 판단결과가 표시됨과 동시에 이와 같은 결과가 저장부(150)에 저장된다. 이와 같이, 저장부(150)에 저장된 판단 결과는 추후에 차량의 이상여부에 대한 통계자료 확인 등에 사용될 수 있다.
외부 통신부(160)는 판단부(130)에서 판단된 결과를 외부 기관에 전송하는 것으로, 이와 같은, 외부 기관에는 열차(210)의 운행을 통제하는 사령부가 대표적이다. 따라서, 통신부(160)를 통해 판단부(130)의 판단 결과가 외부 기관에 전송됨으로써, 열차(210)의 기관사가 표시부(140)를 통해 열차(210)의 이상여부를 인지하지 못하여 열차(210)를 정지시키지 못한 경우에 외부 기관에서 열차(210)가 정지하지 않을 것을 확인하고 기관사 열차(210)에 결함이 있음을 통보함으로써, 열차(210)의 이상여부를 기관사가 신속하게 확인 할 수 있다. 또한, 외부 통신부(160)는 열차(210)가 정기점검을 위해 열차 보관소에서 점검을 받을 경우에도 열차(210)에 대한 스캔결과를 열차 보관소의 통제실에 전송함으로써 열차 외부의 이상여부를 신속하게 점검할 수 있다.
다음에는, 예시도면을 참조하여 본 발명에 따른 열차 외부결함 검출방법의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.
열차 외부결함 검출방법에 기재되는 레이저레이더센서(110), 이미지 처리부(120), 판단부(130), 표시부(140), 저장부(150) 및 외부 통신부(160)는 열차 외부결함 검출장치(100)에 기재된 레이저레이더센서(110), 이미지 처리부(120), 판단부(130), 표시부(140), 저장부(150) 및 외부 통신부(160)와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
열차 외부결함 검출방법은 열차 스캔 단계(S110), 이미지 처리 단계(S120), 결함여부 판단 단계(S130), 기관실 표시 단계(S140), 판단 결과 저장 단계(S150) 및 외부 전송 단계(S160)를 포함한다.
열차 스캔 단계(S110)는 터널(220)의 내부의 양측 벽면, 상부 벽면 및 레일에 설치된 레이저레이더센서(110)로부터 열차(210)의 외부가 스캔되어 신호가 발생되는 것으로, 이와 같이, 열차 스캔 단계(S110)에서 스캔된 신호는 이미지 처리부(120)로 전송된다.
이미지 처리 단계(S120)는 열차 스캔 단계(S110)에서 발생된 신호가 이미지 처리부(120)에서 이미지로 산출되는 것으로, 이와 같이, 이미지 처리부(120)를 통해 산출된 이미지는 열차(210)의 외부와 동일한 형태로 산출된다.
결함여부 판단 단계(S130)는 이미지 처리 단계(S120)에서 산출된 이미지가 정상적인 열차(210)의 외부 이미지와 일치하는지 여부가 판단부(130)에서 판단된다.
기관실 표시 단계(S140)는 결함여부 판단 단계(S130)에서 판단된 결과가 기관실의 표시부(140)에 표시되는 것으로, 판단부(130)에서 판단된 정상적인 열차(210)의 외부 이미지와의 일치여부가 표시된다.
판단 결과 저장 단계(S150)는 결함여부 판단 단계(S130)에서 판단된 결과가 기관실의 메모리에 저장된다. 이와 같은, 판단 결과 저장 단계(S150)는 앞서 설명한 기관실 표시 단계(S140)와 동시에 수행된다.
외부 전송 단계(S160)는 결함여부 판단 단계(S130)에서 판단된 결과가 외부 통신부(160)를 통해 외부 기관에 전송되는 것으로, 이와 같은, 외부 전송 단계(S160)는 앞서 설명한 기관실 표시 단계(S140)와 동시에 수행된다.
본 명세서에는 본 발명에 따른 열차 외부결함 검출장치의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 특허청구범위 및 첨부도면의 범위 내에서 다양하게 변형되어 실시될 수 있으며, 이것 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
100 : 열차 외부결함 검출장치 110 : 레이저레이더센서
120 : 이미지 처리부 130 : 판단부
140 : 표시부 150 : 저장부
160 : 통신부 210 : 열차
220 : 터널
S110 : 열차 스캔 단계 S120 : 이미지 처리 단계
S130 : 결함여부 판단 단계 S140 : 기관실 표시 단계
S150 : 판단 결과 저장 단계 S160 : 외부 전송 단계

Claims (5)

  1. 터널(220) 내부의 양측 벽면, 상부 벽면 및 레일에 설치되며, 열차의 외부를 스캔하여 신호로 발생시키는 레이저레이더센서(110);
    상기 레이저레이더센서(110)에서 발생된 신호를 전송받아 PPI 표시방식으로 스코프 상에 이미지를 산출하는 이미지 처리부(120);
    상기 이미지 처리부(120)에서 산출된 이미지가 정상적인 열차(210) 외부 이미지와 일치하는지 여부를 판단하는 판단부(130); 및
    상기 판단부(130)에서 판단된 결과를 열차(210) 기관실에 표시하는 표시부(140);를 포함하되,
    상기 레이저레이더센서는 열차의 외부를 스캔함에 있어서, 전파를 목표물에 보내어 그 전파 에너지의 반사파를 수신하고 전파의 직진성과 정속성을 이용하여 그 왕복시간과 안테나의 지향특성에 의해 목표물의 위치를 측정하며, 상기 왕복시간 측정을 위해 시간간격계수 방식 또는 사건발생시간측정 방식 중 어느 하나의 방식을 사용하는 것을 특징으로 하는 열차 외부결함 검출장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 터널(220)의 내부의 양측 벽면, 상부 벽면 및 레일에 설치된 레이저레이더센서(110)로부터 열차의 외부가 스캔되어 신호가 발생되는 열차 스캔 단계(S110);
    상기 열차 스캔 단계(S110)에서 발생된 신호가 이미지 처리부(120)에서 PPI 표시방식으로 스코프 상에 이미지로 산출되는 이미지 처리 단계(S120);
    상기 이미지 처리 단계(S120)에서 산출된 이미지가 정상적인 열차(210)의 외부 이미지와 일치하는지 여부가 판단부(130)에서 판단되는 결함여부 판단 단계(S130); 및
    상기 결함여부 판단 단계(S130)에서 판단된 결과가 기관실의 표시부(140)에 표시되는 기관실 표시 단계(S140); 를 포함하되,
    상기 레이저레이더센서는 열차의 외부를 스캔함에 있어서, 전파를 목표물에 보내어 그 전파 에너지의 반사파를 수신하고 전파의 직진성과 정속성을 이용하여 그 왕복시간과 안테나의 지향특성에 의해 목표물의 위치를 측정하며, 상기 왕복시간 측정을 위해 시간간격계수 방식 또는 사건발생시간측정 방식 중 어느 하나의 방식을 사용하는 것을 특징으로 하는 열차 외부결함 검출방법.
  5. 삭제
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