KR101749890B1 - 차륜 검지 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차륜 검지 시스템에 관한 것으로, 차륜에 의한 자기저항 변화를 이용하여 차륜을 검지하는 차륜 검지 시스템에 관한 것이다.
상술한 바에 의하면, 차륜에 의한 자기저항 변화를 이용하여 차륜을 검지하고, 자기센서의 외란의 영향을 최소화하여 일정하게 검지 신호를 생성할 수 있도록 하며, 공진형 센서가 아니므로, 공진형에서의 캐패시터가 필요없고, 캐패시터 등에 의한 외란의 영향이 적다. 또한 B코일과 C 코일의 신호를 합하여 사용하므로, 동일 전력으로 큰 출력값을 얻을 수 있다. 그리고 출력값이 커서 센서와 검지 회로간의 거리의 제약이 작아지는 효과가 있다.

Description

차륜 검지 시스템{System for detecting wheel}
본 발명은 차륜 검지 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차륜에 의한 자기저항 변화를 이용하여 차륜을 검지하는 차륜 검지 시스템에 관한 것이다.
열차는 대량 운송수단의 특징 때문에 타 운송수단에 비해 안전 및 운전 효율이 강조되는 운송수단이다. 이에 열차의 안전확보 및 운행의 효율화를 위해 열차의 현재 위치, 열차간의 간격, 열차의 이동속도 등을 정확하게 파악하는 것이 중요하다.
선로를 주행하는 열차의 존재를 확인하는 방식으로 궤도회로, 루프선, 액셀 카운터 등이 많이 사용되고 있다.
종래, 국내등록특허 1593559호에 의하면, 궤도계전기전원과 연결된 열차 진입부 검지수단; 궤도계전기와 연결된 열차 진출부 검지수단; 선로 구간에 각각 열차 진입부 검지수단과 열차 진출부 검지수단을 바로 연결되도록 구성하되, 열차 진입부 검지수단으로 궤도계전기전원이 인입된 상태에서 열차진입부 검지수단에서 통과 차량 차축 계수값 데이터를 변조한 후 열차 진출부 검지수단으로 전원과 함께 전송하면 열차 진출부 검지수단에서는 차량의 선로 점유 여부를 판단하여 궤도계전기를 작동시킴을 특징으로 구성된다.
궤도회로방식은 선로에 전기회로를 구성하여 전류를 인가하고 차축에 의한 양 레일의 전기적인 단락을 이용하여 열차의 유무를 검지한다. 또한 루프선방식은 양 레일 내측에 케이블을 설치하고 주파수를 흘려서 열차의 물리적 특성에 의해 인덕턴스의 변화를 감지하여 열차의 유무를 판단한다. 그리고 액셀카운터는 레일에 부착되어 있는 특수센서가 차륜의 있음을 감지한다.
이때, 차륜을 검지 시에 자기센서의 자기저항 변화에 의해 검지신호 생성에 어려운 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 차륜에 의한 자기저항 변화를 이용하여 차륜을 검지하는 차륜 검지 시스템을 제공함에 있다.
또한 자기센서의 외란의 영향을 최소화하여 일정하게 검지 신호를 생성할 수 있도록 하는 차륜 검지 시스템을 제공함에 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 레일에 부착되어 철도차량의 차륜을 검지하는 차륜검지부; 및 상기 차륜검지부에서 검지된 신호를 분석하여 차륜 유무를 판단하는 분석부;를 포함하며, 차륜검지부는 제1 코일모듈이 가동방식으로 자계를 형성하도록 하고, 제1 코일모듈과 인접하여 차동방식으로 자계를 형성하도록 하는 코일이 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게 차륜검지부는 제1 코일과 제2 코일간 가동방식으로 자계를 형성하는 제1 코일모듈; 및 상기 제1 코일모듈과 인접하여 제3 코일이 배치되어 상기 제1 코일과 제3 코일간 차동방식으로 자계를 형성하는 제2 코일모듈;을 포함할 수 있다.
또한 바람직하게 사인신호를 발생하여 상기 차륜검지부로 전달하는 사인신호 발생부; 및 상기 사인신호 발생부와 차륜검지부의 임피던스를 정합시키는 임피던스 정합회로;를 포함할 수 있다.
또한 바람직하게 분석부는 차륜검지부에서 검지된 신호의 진폭을 조정하는 이득조정모듈; 검지된 신호의 검지 임계전압폭을 설정하도록 하는 임계전압폭 설정모듈; 차륜에 의한 검지신호의 전위를 적분회로를 이용하여 발생시키는 신호레벨 검지모듈; 및 임계전압폭 설정모듈과 신호레벨 검지모듈의 신호를 비교하여 상기 차륜검지부의 탈락을 검지하는 센서탈락 검지모듈;을 포함할 수 있다.
또한 바람직하게 사인신호를 발생하여 상기 차륜검지부로 전달하는 사인신호 발생부;를 포함하되, 분석부는 차륜검지부에서 검지된 신호의 진폭을 조정하는 이득조정모듈; 검지된 신호의 검지 임계전압폭을 설정하도록 하는 임계전압폭 설정모듈; 차륜에 의한 검지신호의 전위를 적분회로를 이용하여 발생시키는 신호레벨 검지모듈; 및 사인신호 발생부와 신호레벨 검지모듈의 신호를 비교하여 차륜검지부의 코일 단선, 케이블 단선여부를 판단하는 센서고장 검지모듈;을 포함할 수 있다.
그리고 바람직하게 분석부는 차륜검지부에서 검지된 신호의 진폭을 조정하는 이득조정모듈; 검지된 신호의 검지 임계전압폭을 설정하도록 하는 임계전압폭 설정모듈; 차륜에 의한 검지신호의 전위를 적분회로를 이용하여 발생시키는 신호레벨 검지모듈; 및 신호레벨 검지모듈로부터 받은 신호를 이용하여 차륜에 의한 자기저항 변화로 자계 평형 여부에 따라 열차검지를 하는 열차검지 판단모듈;을 포함할 수 있다.
상술한 바에 의하면, 차륜에 의한 자기저항 변화를 이용하여 차륜을 검지하고, 자기센서의 외란의 영향을 최소화하여 일정하게 검지 신호를 생성할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차륜 검지 시스템의 구성을 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차륜 검지 시스템의 자계센서를 나타낸 예시도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차륜 검지 시스템의 자계센서의 차륜검지를 나타낸 예시도이다.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
본 발명은 차륜에 의한 자기저항 변화를 이용하여 차륜을 검지하는데 있고, 자기센서의 외란의 영향을 최소화하여 일정하게 검지 신호를 생성할 수 있도록 하는데 특징이 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차륜 검지 시스템의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 차륜 검지 시스템은 차륜검지부(100), 분석부(200)를 포함할 수 있다.
차륜검지부(100)는 레일에 부착되어 철도차량의 차륜을 검지하는 구성이다.
이러한 차륜검지부(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 자계센서로 제1 코일모듈과 제2 코일모듈로 구동된다.
제1 코일모듈은 제1 코일과 제2 코일간 가동방식으로 자계를 형성한다.
제2 코일모듈은 제1 코일모듈과 인접하여 제3 코일이 배치되는데, 제1 코일모듈의 제1 코일과 제3 코일간 차동방식으로 자계를 형성한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 코일을 중심으로 제2 코일과 제3 코일이 양측에 배치되고, 제1 코일과 제2 코일간에는 가동방식으로 자계를 형성하고, 제1 코일과 제3 코일간에는 차동방식으로 자계를 형성한다. 가동방식은 두 자기력선이 +되는 방식이고 차동방식은 두 자기력선이 - 되는 방식이다.
이렇게 제1~제3 코일의 센서 구동방식을 달리하여 자계 평형이 되도록 설치되는데, 이때 차륜에 의한 자기저항 변화로 자계 불균형이 이루어지는 방식으로 차륜을 검지할 수 있다.
도 2에서, 센서 코일에 IN+, IN-로 구동신호를 입력하여 차륜이 없을 시 B와 C의 자장평형으로 B코일과 C코일에 흐르는 전류 크기가 같아 역방향 연결로 인하여 신호출력(OUT)이 상쇄된다.
차륜검지부(100)는 자기장을 이용한 비접촉 센서로 구비되어 사인신호 발생부(110)와 임피던스 정합회로(120)를 포함할 수 있다.
사인신호 발생부(110)는 사인신호를 발생하여 차륜검지부(100)로 전달하는 구성이다.
임피던스 정합회로(120)는 사인신호 발생부와 차륜검지부의 임피던스를 정합시키는 구성으로, 차륜검지부의 자계센서 임피던스와 사인신호 발생부의 임피던스를 정합시켜 차륜검지부의 자기저항 변화에도 일정하게 신호를 생성할 수 있도록 할 수 있다.
본 실시예에 따른 차륜검지부는 레일의 일측 하부에 고정설치되고, 결합브래킷에 의해 선로에 고정된다. 차륜검지부의 내부에는 자계를 발생시키는 송신부(제1 코일)와, 송신부로부터 발생되는 자계를 수신하는 수신부(제2,제3 코일)이 구비된다.
열차의 차륜이 진입하면 차륜이 자기장을 변화시켜 신호의 출력을 변화시킨다. 이에 수신부로 수신되는 신호가 변화된다. 이러한 수신 신호의 변화를 통해 차륜검지부는 차륜을 검지할 수 있다.
분석부(200)는 차륜검지부에서 검지된 신호를 분석하여 열차의 차륜 유무를 판단한다.
이러한 분석부(200)는 차륜검지부에서 검지된 신호의 진폭을 조정하는 이득조정모듈(210), 검지된 신호의 검지 임계전압폭을 설정하도록 하는 임계전압폭 설정모듈(220), 차륜에 의한 검지신호의 전위를 적분회로를 이용하여 발생시키는 신호레벨 검지모듈(230), 임계전압폭 설정모듈과 신호레벨 검지모듈의 신호를 비교하여 차륜검지부의 탈락을 검지하는 센서탈락 검지모듈(240)을 포함할 수 있다.
여기서, 이득조정모듈(210)은 차륜검지부의 센서 출력신호의 진폭을 조정하고 외란에 의한 변화를 방지할 수 있도록 구성된다.
또한 임계전압폭 설정모듈(220)은 차륜의 이상검지를 방지하기 위하여 검지 임계 전압폭을 설정하여 비정상적으로 차륜검지신호가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
또한 신호레벨 검지모듈(230)은 차륜에 의한 검지신호의 전위를 적분회로를 이용하여 발생시키고, 센서고장 검지모듈, 열차검지 판단모듈, 센서탈락 검지모듈에 신호를 전달한다.
센서탈락 검지모듈(240)은 임계전압폭 설정모듈과 신호레벨 검지모듈의 신호를 비교하여 차륜검지부의 탈락을 검지할 수 있는 구성이다. 또한, 차륜검지부의 정상상태에서의 기준 수신신호와 현재의 수신신호를 비교하여 차륜검지부가 레일로부터 탈락되었는지를 판단할 수 있다.
본 실시예에 따른 분석부는 차륜검지부로부터 수신된 신호를 분석하여 차륜의 진입여부와 차륜검지부의 탈락여부를 판단할 수 있다.
열차검지 판단은 차륜검지부의 자계센서에서, 제1~제3 코일의 센서 구동방식을 달리하여 자계 평형이 발생하도록 설치되고, 이때 차륜에 의한 자기저항 변화로 자계 불균형이 이루어지는 방식으로 차륜을 검지할 수 있도록 하는데, 열차검지 판단모듈(250)은 신호레벨 검지모듈로부터 받은 신호를 이용하여 차륜에 의한 자기저항 변화로 자계 평형 여부에 따라 열차검지를 하는 구성이다.
센서고장 검지모듈(260)은 사인신호 발생부와 신호레벨 검지모듈의 신호를 비교하여 차륜검지부의 코일 단선, 케이블 단선여부를 판단할 수 있다.
표시회로모듈(270)은 센서탈락 검지모듈, 열차검지 판단모듈, 센서고장 검지모듈의 출력신호를 입력받아 디스플레이하여 안전한 주행이 이뤄질 수 있도록 할 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차륜 검지 시스템의 자계센서의 차륜검지를 나타낸 예시도이다.
도 3에서는 센서 코일에 IN+, IN-로 구동신호를 입력하며 차륜이 A와 B 상단에 있을 시 B 자계 영역의 자기저항 감소로 B 코일에 흐르는 전류가 증가한다. (B-C)에 해당하는 전류가 C 코일의 출력신호(OUT)을 통하여 출력된다.
도 4에서는 센서 코일에 IN+, IN-로 구동신호를 입력하며 차륜이 A와 C 상단에 있을 시 C 자계 영역의 자기저항 감소로 C코일에 흐르는 전류가 증가한다. (C-B)에 해당하는 전류가 B코일에 흐르고 입력신호 IN+와 (C-B)에 의한 신호와 합쳐져 A코일에 신호가 발생한다.
본 발명의 일실시예에 따른 차동방식의 차륜 검지 시스템의 특징은 공진형 센서가 아니므로, 공진형에서의 캐패시터가 필요없고, 캐패시터 등에 의한 외란의 영향이 적다. 또한 B코일과 C 코일의 신호를 합하여 사용하므로, 동일 전력으로 큰 출력값을 얻을 수 있다. 그리고 출력값이 커서 센서와 검지 회로간의 거리의 제약이 작아지는 효과가 있다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
100 : 차륜검지부 110 : 사인신호 발생부
120 : 임피던스 정합회로 200 : 분석부
210 : 이득조정모듈 220 : 임계전압폭 설정모듈
230 : 신호레벨 검지모듈 240 : 센서탈락 검지모듈
250 : 열차검지 판단모듈 260 : 센서고장 검지모듈
270 : 표시회로모듈

Claims (6)

  1. 레일에 부착되어 철도차량의 차륜을 검지하는 차륜검지부; 및
    상기 차륜검지부에서 검지된 신호를 분석하여 열차의 차륜 유무를 판단하는 분석부;를 포함하며,
    상기 차륜검지부는 제1 코일모듈이 가동방식으로 자계를 형성하도록 하고, 상기 제1 코일모듈과 인접하여 차동방식으로 자계를 형성하도록 하는 코일이 설치되고,
    사인신호를 발생하여 상기 차륜검지부로 전달하는 사인신호 발생부; 및
    상기 사인신호 발생부와 차륜검지부의 임피던스를 정합시키는 임피던스 정합회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차륜 검지 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 차륜검지부는 제1 코일과 제2 코일간 가동방식으로 자계를 형성하는 제1 코일모듈; 및
    상기 제1 코일모듈과 인접하여 제3 코일이 배치되어 상기 제1 코일과 제3 코일간 차동방식으로 자계를 형성하는 제2 코일모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차륜 검지 시스템.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 분석부는,
    상기 차륜검지부에서 검지된 신호의 진폭을 조정하는 이득조정모듈;
    상기 검지된 신호의 검지 임계전압폭을 설정하도록 하는 임계전압폭 설정모듈;
    차륜에 의한 검지신호의 전위를 적분회로를 이용하여 발생시키는 신호레벨 검지모듈; 및
    상기 임계전압폭 설정모듈과 신호레벨 검지모듈의 신호를 비교하여 상기 차륜검지부의 탈락을 검지하는 센서탈락 검지모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차륜 검지 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    사인신호를 발생하여 상기 차륜검지부로 전달하는 사인신호 발생부;를 포함하되,
    상기 분석부는,
    상기 차륜검지부에서 검지된 신호의 진폭을 조정하는 이득조정모듈;
    상기 검지된 신호의 검지 임계전압폭을 설정하도록 하는 임계전압폭 설정모듈;
    차륜에 의한 검지신호의 전위를 적분회로를 이용하여 발생시키는 신호레벨 검지모듈; 및
    상기 사인신호 발생부와 상기 신호레벨 검지모듈의 신호를 비교하여 상기 차륜검지부의 코일 단선, 케이블 단선여부를 판단하는 센서고장 검지모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차륜 검지 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 분석부는,
    상기 차륜검지부에서 검지된 신호의 진폭을 조정하는 이득조정모듈;
    상기 검지된 신호의 검지 임계전압폭을 설정하도록 하는 임계전압폭 설정모듈;
    차륜에 의한 검지신호의 전위를 적분회로를 이용하여 발생시키는 신호레벨 검지모듈; 및
    상기 신호레벨 검지모듈로부터 받은 신호를 이용하여 차륜에 의한 자기저항 변화로 자계 평형 여부에 따라 열차검지를 하는 열차검지 판단모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차륜 검지 시스템.
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