KR20030078030A - 레일 파손 검출 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
철도 트랙(10)의 적어도 하나의 구간의 무결성을 모니터하고, 상기 구간이 두 개의 병렬 레일(1, 2)로 구성되며, 또한 상기 두 개의 레일 간에는 일단에 존재하는 생성기(3) 또는 검출기(41)와 타단에 존재하는 임피던스(4)가 배치되는 한편으로 공통 모드 링크(6)에서 배치된 검출기(7) 또는 생성기(40)가 배치되는 철도 트랙 구간 무결성 모니터링 방법에 있어서,
상기 생성기의 도움으로 특정 주파수의 신호를 생성하고 상기 신호를 상기 구간에 입력하는 단계,
상기 검출기의 도움으로, 상기 주파수의 상기 신호를 포착하여 검출하는 단계, 및
상기 신호의 처리를 수행하여 상기 구간의 무결성 진단을 진행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 트랙 구간 무결성 모니터링 방법이 개시된다.
Description
본 발명은 철도 트랙의 무결성 모니터링 방법에 관한 것으로, 특히 레일 파손(rail break) 검출 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 이 방법을 구현하는 장치에 관한 것이다.
특정의 철도 수송 운영자와 실제로 승객 수송 노선, 160 km/h 이상의 속도를 내는 노선 등과 같은 특정 종류의 교통 운수업에 종사하는 운영자들은 레일 파손을 검출하기 위한 현장의 자율 실시간 시스템을 필요로 한다. 실제에 있어서 용어 "실시간"은 기껏해야 수분 정도에 응답하는 어떤 지연을 의미하는 것으로 이해된다.
실제로, 레일 파손은 특히 곡선 형태의 트랙부에서 탈선과 같은 심각한 사고를 유발할 수 있기 때문에 실시간으로 검출되는 것이 긴요하다.
더욱이, 초기의 레일 파손이 발생되면, 그 다음에 그 초기의 레일 파손 부분 바로 부근에서 2차적 파손이 발생할 가능성이 더 커질 수가 있다. 그러면 트랙 회로가 제공하는 검출 시스템의 경우에 검출 "공백"이나 열차 "손실"로 이어진다.
트랙 회로는 수송 노선으로서 두 개의 레일을 사용하는 시스템인 것으로 알려져 있다. 어떤 신호가 일 점에서는 차동 형태(differential form)로 입력되고 타 점에서 수신기에 의해 수신된다. 이들 점 간의 차축의 존부는 두 개 레일을 회로 단락시키는 저항으로 변환되며, 이런 식으로 수신 신호의 감쇄가 일어나게 된다. 따라서 이 시스템은 소정 구간에서 완벽한 보안을 유지하면서 차축의 존부를검출할 수 있는 검출 시스템으로 작용하게 된다. 소정 구간은 방출과 수신의 두 개 점으로 그 범위가 정해지는 구간의 길이로 정의된다.
한 가지 알려진 관례는 동조된 트랙 회로에 무선 주파수 신호를 이용하여 얻은 절연 접합부(기계적 불연속을 가짐)나 전기적 접합부(기계적 불연속이 없음)를 도입함으로써 이 트랙 회로의 한계를 정하는 것인데, 이 관례는 현재 이용되고 있는 바람직한 해결책이다. 이 때, 트랙은 전기적 접합부에 의해 분리되는 "블록 시스템"이라고도 불리는 구간으로 분할될 것이다.
본 기술 분야에 따르면, 트랙의 큰 구간, 즉 100 미터 내지 2 킬로미터 구간에 대해서는 전기적 접합부를 이용하는 것이 관행이다.
트랙 회로의 바로 이 원리에 따르면, 레일에서 우발적으로 전기적 불연속이 생기더라도 수신부에서는 신호가 발생하지 않아야 하지만, 실제로는 항상 그러하지는 못하고, 트랙의 접지와 견인 전류(traction current)의 변전소로의 귀환로가 기생 경로를 구성하고, 이 경로에 의해서 트랙 회로는 전류는 레일 파손을 피하고 따라서 그 검출이 방해를 받게 된다.
그럼에도 불구하고, 접지점과 위치 설정과 견인 전류의 변전소로의 귀환로의 위치 설정에 관해서는 특정 수의 규칙에 따름으로써 어느 정도는 검출이 보장될 수 있다. 더욱이, 단위길이당 트랙의 자기 유도(self-induction) 코일을 보상하기 위하여 그 트랙을 "퓨피나이즈(pupinize)", 즉 두 개의 레일 사이에 일정 간격으로 커패시터를 설치하는 것이 일반적인 추세이다. 이로서, 퓨피나이즈되지 않은 기생 경로에 의해 생기는 전력 감쇄가 상대적으로 증가할 수가 있게 된다. 이 기술에의하면 커패시터를 제거하지 않아도 결점을 완화시키는 것이 가능하다.
트랙 회로를 이용한 이와 같은 검출 기능은 접지 종류, 안정기 상태, (현수형(catenary type) 또는 제3 레일을 구비한 형태 등의) 트랙의 기하학적 형태와 같은 외부 파라미터에 크게 의존한다는 점에 주목해야 한다.
더욱이, 이들 기술은 트랙 점유와 레일 파손의 두 가지 사건 간을 구별하지 못한다. 실제로, 이들 사건은 트랙 회로에서의 전압 강하로 나타난다. 더욱이, 열차의 존부를 안전하게 검출하는 것과 동시에 두 가지 종류의 정보, 즉 레일 파손과 트랙 점유 간을 구별할 수 있는 것도 물론 중요하다.
더욱이, 현재로서는 본 기술분야에서 제안된 여러 가지 해결책들은 전기적 또는 기계적 접합부를 가진 트랙 회로가 장착된 선로의 경우에만 이용될 수 있고, 일반적으로는 교통량이 적은 선로나 ERTMS(European Railway Train Management System) 레벨-3 타입의 시그널링을 갖는 선로에는 적용되지 않는다.
현재까지는 이러한 종류의 트랙에 대한 레일 파손을 검출할 수 있는 장치가 없다.
본 발명의 목적은 철도 엔지니어링 의미에서 레일 파손의 확실한 검출 방법 및 장치를 제공함으로써 본 종래 기술의 단점을 갖지 않는 해결책을 제시하는 것이다.
따라서 본 발명의 목적은 트랙 회로를 가지고 검출 관련 시스템을 이용하거나 트랙 회로와 관련되지 않은 시스템을 이용하여 레일 파손을 검출할 수 있는 해결책을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가적인 목적은 본 발명의 방법과 장치를 특히 트랙 회로에 의한 열차 검출이 보장되지 않는 선로의 경우에 트랙의 예컨대 수십 킬로미터에 달하는 비교적 긴 구간에 적용할 수 있게 하는 것이다.
본 발명의 추가적인 목적은 장비 수를 최소화하는 저비용의 해결책을 제공하는 것이다.
본 발명에 따라서, 철도 트랙의 적어도 하나의 구간의 무결성을 모니터하고, 상기 구간이 두 개의 병렬 레일로 구성되며, 또한 상기 두 개의 레일 간에는 일단에 존재하는 생성기 또는 검출기와 타단에 존재하는 임피던스가 배치되는 한편으로 공통 모드 링크에서 배치된 검출기 또는 생성기가 배치되는 철도 트랙 구간 무결성 모니터링 방법에 있어서,
상기 생성기의 도움으로 특정 주파수의 신호를 생성하고 상기 신호를 상기 구간에 입력하는 단계,
상기 검출기의 도움으로, 상기 주파수의 상기 신호를 포착하여 검출하는 단계, 및
상기 신호의 처리를 수행하여 상기 구간의 무결성 진단을 진행하는 단계를 포함하는 철도 트랙 구간 무결성 모니터링 방법을 제공한다.
본 발명의 방법의 제1 실시예에 따라서,
상기 구간에 대응하는 제1 회로에서의 전류에 대응하는 특정 주파수의 신호가 상기 레일들 간에 설치된 AC 전압 발생원의 도움으로 생성되고,
상기 공통 모드 링크 내에 설치된 상기 검출기의 도움으로, 상기 제1 회로에 링크된 적어도 하나의 공통 모드 접속부로 구성된 추가 회로에서 상기 주파수에서의 상기 전류가 포착되어 검출된다.
제2 실시예에 따라서,
추가 회로 내의 상기 공통 모드 접속부에 배치된 전류 발생원으로부터 특정 주파수의 신호가 생성되고,
상기 검출기의 도움으로, 상기 구간에 대응하는 제1 회로에서 상기 두 개의 레일 간의 차동 전압의 형태로 상기 주파수의 상기 신호가 포착되어 검출된다.
본 발명의 방법에서 상기 신호는 코딩될 수 있다.
본 발명의 방법에서 상기 공통 모드 링크는 견인 전류가 AC 전류인 경우에 접지 접속부일 수 있다. 대안으로서, 상기 공통 모드 링크는 견인 전류가 DC 전류인 경우에 견인 전류의 변전소로의 귀환로로 제공되는 접속부일 수 있다.
또한, 본 발명의 장치의 제1 실시예에 따라서, 바람직하게는 레일 파손을 검출하기 위하여 철도 트랙 구간의 무결성을 모니터링하는 장치에 있어서,
상기 철도 트랙의 두 개의 레일 간에 배치되어 신호를 생성하는 수단,
상기 생성 수단으로부터 소정 거리 떨어져 상기 레일들 간에 접속된 임피던스,
상기 레일들 간에 배치되며, 공통 모드 접속부를 구성하도록 적어도 도선에 의해서 서로 링크되는 중간점들을 구비한 설비,
상기 공통 모드 접속부 상에 배치되어 상기 신호를 검출하는 수단, 및
상기 신호의 처리를 수행하여 상기 구간의 무결성 진단을 진행하는 수단을 포함하는 철도 트랙 구간 무결성 모니터링 장치를 제공한다.
이 제1 실시예에 따른 장치에서 상기 신호 생성 수단은 AC 전압 발생원으로 이루어질 수 있고, 상기 신호 검출 수단은 AC 전류 검출기로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 장치의 제2 실시예에 따라서, 바람직하게는 레일 파손을 검출하기 위하여 철도 트랙 구간의 무결성을 모니터링하는 장치에 있어서,
상기 철도 트랙의 두 개의 레일 간에 배치되어 신호를 검출하는 수단,
상기 검출 수단으로부터 소정 거리 떨어져 상기 레일들 간에 접속된 임피던스,
상기 레일들 간에 배치되며, 공통 모드 접속부를 구성하도록 적어도 도선에 의해서 서로 링크되는 중간점들을 구비한 설비,
상기 공통 모드 접속부 상에 배치되어 상기 신호를 생성하는 수단, 및
상기 신호의 처리를 수행하여 상기 구간의 무결성 진단을 진행하는 수단을 포함하는 철도 트랙 구간 무결성 모니터링 장치를 제공한다.
이 제2 실시예에 따른 장치에서 상기 신호 검출 수단은 AC 전압 검출기로 이루어질 수 있고, 상기 신호 생성 수단은 AC 전류 발생원으로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 장치에서 상기 공통 모드 접속부는 접지점을 통한 접지 접속부를 포함할 수 있다. 대안으로서 상기 공통 모드 접속부는 견인 전류의 변전소로의 귀환을 가져오는 도선을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 장치에서 중간점을 가진 상기 설비는 중간점을 가진 권선일수 있다.
제1 실시예에 따른 장치에서 상기 전압 발생원은 열차 검출을 위한 트랙 회로의 송신기(Tx) 역할을 수행할 수 있고, 상기 임피던스는 열차 검출을 위한 트랙 회로의 수신기(Rx)와 관련된 동조부 역할을 수행할 수 있다. 상기 트랙 회로는 절연 접합부나 전기적 접합부에 의해서 인접 트랙 회로들과 분리될 수 있다.
제2 실시예에 따른 장치에서 차동 전압 검출기는 열차 검출을 위한 트랙 회로의 수신기(Rx) 역할을 수행할 수 있고, 상기 임피던스는 열차 검출을 위한 트랙 회로의 송신기(Tx)와 관련된 동조부 역할을 수행할 수 있다. 상기 트랙 회로는 절연 접합부나 전기적 접합부에 의해서 인접 트랙 회로들과 분리될 수 있다.
본 발명에 따라서, 상기 검출 수단은 1차측으로 기능하는 제1 권선, 2차측으로 기능하는 제2 권선, 및 적어도 하나의 수신기를 포함하는 계기용(instrument) 변압기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라서, 상기 제1 권선은 두 개의 서로 다른 트랙(A 및 B)에 속하는 중간점을 가진 두 개의 설비의 중간점들을 서로 접속시키고, 상기 적어도 하나의 수신기는 제1 트랙(A)에 존재하는 제1 트랙 회로에 대응하여 제1 주파수(F1)의 전류를 검출하고, 제2 트랙(B)에 존재하는 제2 트랙 회로에 대응하여 제2 주파수의 전류를 검출할 수 있다.
도 1a 및 1b는 본 발명에 따라서 공통 모드에서 레일 파손 검출 장치가 장착된 트랙 회로의 이용을 개략적으로 보여주는 도면.
도 2a 내지 2d는 본 발명에 따른 레일 파손 검출 장치의 네가지 형태를 개략적으로 보여주는 도면.
도 3은 각각 방출기와 수신부를 가진 두 개의 전기 접속부 사이에서의 열차의 존재를 검출하는 트랙 회로를 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 레일 파손을 검출하는 본 발명에 따른 장치가 장착된 열차 검출용 트랙 회로를 개략적으로 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 레일 파손 검출 장치가 장착된 두 개의 병렬 트랙을 포함하는 트랙부를 개략적으로 도시한 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1, 2: 병렬 레일 3: 생성기
4: 임피던스 6: 공통 모드 링크
7: 검출기 8: 도선
10: 철도 트랙
본 발명은 철도 트랙의 두 개의 레일 간에 또는 공통 모드 링크 상에 설치된 특히 전압 발생원이나 전류 발생원과 같은 신호 생성기가 존재함과 아울러 레일 균열과 파손을 나타내는 상기 신호을 검출함에 그 본질이 있다. 발생원 종류(전압 또는 전류)와 검출기 종류(전류나 전압의 측정)의 어떠한 조합도 본 발명의 범위 내에 포함될 수 있다.
용어 "공통 모드"는 두 개의 레일을 결합시킬 수 있는 수단을 의미하는 것으로 이해된다. 공통 모드 수단은 통상적으로 중간점(mid-point)들을 가진 설비들로 구성되는데, 이들 중간점들은 접속부에 의해서 스스로 상호 접속되거나 접지에 연결되는 중간점들이다.
도 1과 2는 바람직한 실시예에 따라 구현된 방법과 장치의 검출 원리를 개략적으로 도시한 것이다. 더 자세한 설명은 도 3을 참조하면 알 수 있다.
이들 도 1과 2에 따라서, 두 개의 레일 간에 배치된 전압 발생원이 설치되고 공통 모드 전류의 존부가 검출되는 실시예가 이용되었다. 물론, 반대 구성, 즉 공통 모드 접속부에 배치된 전류 발생원이 이용되고 두 개 레일 간의 차동 전압이 검출되는 구성을 가지고서도 정확히 똑 같은 분석이 가능하다.
첫 번째 시나리오에서 트랙 회로는 레일(1, 2)로 구성되며, 이 레일들 간에는 주파수(F1)의 AC 전압 발생원(3)과 상기 발생원(3)의 주파수의 소정 임피던스와 등가인 임피던스(4)가 배치된다.
이 전압 발생원은 바람직하게는 구간이 길수록 더 낮은 주파수에서 코딩되는 전류를 생성한다.
본 발명에 따른 방법은 양호하게는 견인 전류를 레일 파손 검출 전류와 구별시키는 코딩된 신호의 시스템을 이용한다.
또한, 교류 전압을 가지고서 견인하는 경우에 접지를 가능하게 하거나 직류 전류를 가지고서 견인하는 경우에 상기 전류의 변전소로의 귀환을 가능하게 하는 중간점을 가진 설비들(5)(임피던스)도 있다. 이들 설비들은 공통 모드 링크를 달성할 수 있다.
실제로는, 그와 같은 설비들(5)은 트랙 회로에 미리 설치되며, 이 때문에 본 발명의 목적을 위해 사용된다.
교류 전압, 예컨대 50Hz, 25 kV의 AC 전압에서의 견인 전류의 경우에는 중간점을 가진 그와 같은 설비들(5)은 견인 전류의 일부를 도선(8)을 통해 접지점(13)(도 2a)으로 귀환시킬 수가 있다. 그러면 설비들(5)의 두 개의 중간점들 간에는 공통 모드 접속부(6)가 있다.
또한, 그와 같은 설비들(5)은 DC 견인 전류의 경우에 접지에 대한 트랙의 절연을 보장하기 위하여 존재한다. 이 경우에 견인 전류는 상기 설비들(5)의 중간점들로부터 도선들(8)과 도선(14)을 통해 변전소(15)(도 2b) 쪽으로 방향을 바꾼다. 두 개의 도선(8)과 도선(14)의 일부로 구성된 전기 경로는 공통 모드 접속부(6)를 나타낸다. 이 접속부(6)(도 2a 또는 2b)는 본 발명에 따라서 설비들(5) 간의 트랙부에서의 레일 파손을 검출하는데 이용될 것이다.
공통 모드 전류의 존부를 검출하기 위하여, 상기 전류를 측정할 수 있는 장치(7)는 환경에 따라서 설비(5)와 도선(14) 또는 접지점(13) 간의 접속부(6)에 배치되는 것이 바람직하다.
이 장치(7)는 본 기술 분야에 공지되어 있는 임의의 전류 측정 기기로 구성될 수 있다. 물론 이것은 견인 전류의 통과와 주파수(F1)에서 레일 파손을 검출하기 위한 전류의 통과를 서로 구별하도록 구성된다.
정상적인 상황에서는, 즉 발생원(3)과 임피던스(4) 간에 레일 파손이 없는 상황에서는 전류(I)는 트랙 회로(10)(도 1a)를 통해 흐른다. 상기 전류의 한정된 부분은 트랙의 본래적인 비대칭성으로 인해 접속부(6)를 통과할 것이다.
레일 파손(11)의 경우에 전류(I)는 회로(12)(도 1b)를 통과하여 장치(7)에 의해 검출되는 전류를 증가(견인 전류 + 공통 모드로 인한 전류)시킬 것이다. 따라서 이러한 전류 증가를 검출하는 것으로 충분히 레일(1)이나 레일(2)에서 불연속성이 발생했음을 판단하고 그에 따라서 당해 트랙 구간에서 레일 파손을 검출할 수 있다.
검출 방법의 조율은 트랙의 환경(접지, 현수(catenary) 등)을 고려해야 한다. 이용 한계는 견인 종류, 접지 또는 변전소로의 귀환의 존부 및 트랙의 특징에 달려있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 접속부(6)는 트랙의 특징에 따라서 여러 가지 형태로 만들어 질 수 있다. 기본적으로는 견인 전류(AC 또는 DC)의 귀환에 관련된 두 가지 가능성이 있다. 견인 전류는 25 kV, 50 Hz AC 견인 전압(도2a)(통상의 거리에서)의 경우에 트랙의 레일에 대한 접지점들(13)에 의해서, 또는 직류 견인 전압(도 2b)의 경우에 트랙을 따른 복수의 점들을 트랙 상의 많은 점들에 대해 기본적으로 공통 트랙 절연점인 변전소(15)에 연결시키는 도선(14)의 존재를 통해서 유출될 수 있다.
도 2a는 실제로 설비들(5)의 중간점들을 연결시키는 접지점들(13)을 이용하는 제1 실시예(AC 전압)를 도시한 것이다. 본 발명의 설비(5)는 양호하게는 트랙 회로의 주파수(F1)에서 소정치를 나타내며 저주파에서 저임피던스를 나타내는 유도성 임피던스(권선들)이다. 설비들이 트랙 상에 이미 존재하여 트랙 전류의 귀환 경로로서 기능하고 있는 경우에는 이들 권선은 본 발명의 방법에서 이용될 수 있다.
도 2b는 DC 전압의 경우에서의 제2 실시예를 도시한 것으로, 이 실시예에서 도선(14)은 기본적으로 트랙 전류를 변전소(15) 쪽으로 유출시키기 위한 것이나, 본 발명의 방법을 구현하기 위한 접속부(6)로도 기능한다.
따라서 본 발명의 원리는 접지 링크(도 2a)이거나 변전소 쪽으로 방향 전환하는 링크(도 2b)인 이 접속부를 이용하여 공통 모드 전류의 존부를 검출하는 것이다.
그러면, 공지의 방법을 이용하여 예컨대 설비(5)의 권선의 중간점인 어떤 점과 예컨대 접지인 접속부(6)의 어떤 점 또는 견인 전류의 변전소로의 귀환 경로 상의 어떤 점 간의 전류를 측정한다. 이 접속부(6) 상에 존재하는 특정 검출기(7)에서 주파수(F1)에서 검출된 신호는 피검사 대상 구간(블록 시스템)에서 레일 파손이 생겼음을 의미한다.
도 2c와 2d는 전류 발생원(40)과 차동 전압 검출기(41)가 공통 모드 접속부(6) 상의 레일들 간에 설치되어 있는 실시예를 도시한 것이다. 이 시스템은 상기 레일 파손이 검출기(41)에 의해 측정된 전압에 미치는 영향을 검출함으로써마찬가지로 레일 파손을 검출할 수 있다.
바람직한 실시예에 따라서, 본 발명의 방법은 열차의 위치를 알아내기 위해 사용되며 전기적 접합부에 의해 분리된 트랙 회로들과 같은 이미 존재하는 트랙 회로를 이용한다.
종래에는 도 3에 도시된 유형의 전기적 접합부(Rx/Tx 접합부라 함)는 두 개의 동조부(tuning unit)인 TU.RX("동조부-수신기")와 TU.TX("동조부-송신기")를 포함하는데, 이들은 서로 간에 15 내지 30 m의 거리를 두고 두 개의 레일(1, 2) 간에 배치되어 그 두 개의 레일을 서로 연결시킨다. 두 개의 인접한 접합부 간의 거리는 수백 미터 내지 1 또는 2 킬로미터 사이에서 변할 수 있다. 따라서 각 접합부는 트랙을 "블록 시스템"이라고 불리는 중첩 영역(70)을 가지면서 상기 두 개의 동조부 간의 거리에 대응하는 두 개의 구간(50, 60)으로 분리시킨다. 상기 블록 시스템에 대응하는 회로에 존재하는 전기적 신호에 의해서 각 블록 시스템을 나타내는 주파수에서 열차의 존부 검출이 행해지며, 이에 의해서 두 개의 인접한 회로의 전기적 분리가 가능해진다.
도 3은 트랙 회로의 한계를 정하는 두 개의 전기적 접합부를 도시한 것이다. 촤측 접합부의 동조부(20)와 우측 접합부의 동조부(31)는 제1 주파수(F1)에서 커패시턴스가 등가이다. 이 주파수에서 AC 발생원(Tx)은 두 개의 접합부에 의해서 그 범위가 정해지는 트랙 회로 내로 신호를 방출한다. 실제로는 발생원(Tx)은 동조부(20)와 직렬로 연결되어 있으며, 동조부(21)에는 수신기(Rx)가 병렬로 설치되어 있으며, 이 동조부(21)는 기본적으로 트랙 회로에서의 전류를 측정하는 장치를 포함한다. 블록 시스템(50)에 대응하는 트랙 회로는 바깥쪽 동조부(22, 23)가 주파수(F1)에서 단락 회로가 된다는 사실 때문에 인접 회로들(60)과는 분리된다. 다른 주파수(F3)에서는 대조적으로 이들 동조부는 커패시턴스가 등가이며, 이런 식으로 이 주파수(F3)에서 전류에 의해 인접한 블록 시스템(60)에서 열차의 존부를 검출할 수 있게 된다.
예컨대 블록 시스템(50) 상에서의 열차 검출은 이 열차의 차축(24)이 본래 레일들(1, 2) 간의 단락 회로를 구성한다는 사실에 기인한 것이다. 실제로는 이 차축은 단락 회로와 유사한 저임피던스를 나타내며, 이 저임피던스는 동조부(21)에 연결되어 있는 수신기에서의 전압 강화를 초래하여 그 수신기의 동작을 중지시키게 된다. 따라서 이러한 동작 중지는 동조부들(20, 21) 간의 열차 검출에 해당하는 것이다.
이러한 상황은 도 1에 도시된 것과 명백히 유사하다. 중간점을 가진 설비(5)와 전류 측정 장치(7)가 구비된 공통 모드 접속부(6)를 이용함으로써, 도 4에 도시된 바와 같이 각 블록 시스템에서 레일 파손을 안전하게 검출할 수가 있다. 중간점을 가진 설비들(5)은 유도성 임피던스로서 반드시 전기적 접합부의 동조부들 간에 위치해 있을 필요는 없다.
더욱이 본 발명의 방법에 따라 모니터된 트랙 구간이 몇 개의 검출 트랙 회로를 포함하는 것이 가능하다. 이에 따라서 중간점을 가진 설비(5)들을 각 전기적 접합부가 아닌 트랙을 따른 제한된 수의 접합부에 근접하여 설치할 수가 있다.
따라서 트랙 회로(50) 상에 열차가 있다면 전류는 열차의 차축을 통과하고접속부(6)를 통과하지 않는다는 것이 관측될 것이다. 견인 전류에 대해서는 열차가 지나가는 순간에 장치(7)에 의해 측정된다.
따라서 신호의 적당한 코딩을 통해 견인 전류를 레일 파손을 검출하는데 이용되는 공통 모드 신호와 구별할 수 있게 한다면, 레일 파손의 검출과 트랙 회로(50)에 대응하는 트랙 구간 상의 열차의 존부 검출 간에는 혼동이 없을 것이다.
본 발명의 실시예의 바람직한 형태는 도 5에 도시되어 있다. 레일(1, 2 및 1', 2')의 두 개의 병렬 쌍(A 및 B)에 대해 전류가 측정된다. 두 개의 트랙(A, B)에는 열차 검출용 트랙 회로가 설치되어 있으며, 트랙 회로는 전기적 접합부(20, 22 및 22, 23)에 의해 분리되어 있다. 이 특정 경우에 전류 측정 장치(7)는 두 개의 병렬 트랙 각각에 속하는 두 개의 블록 시스템(30, 31) 각각에서 레일 파손을 검출할 수 있는 계기용 변압기(18, 19, 32) 형태로 되어 있다. 블록 시스템(30, 31)에서 열차 검출은 F1 및 F2라 하는 서로 다른 주파수의 차동 신호에 의해서 수행된다. 중간점을 가진 설비(5, 5')는 전기적 접합부의 동조부들 간에 존재한다.
임피던스(18)는 예컨대 AC 전압의 경우에, 계기용 변압기의 1차측으로 작용하며 중간점이 접지되어 있는 자기 유도 코일로 이루어진다. DC 전압의 경우에는 중간점은 변전소로의 귀환 접속부로 작용하는 케이블에 접속될 수 있다. 이 경우, 병렬 트랙의 두 개의 회로에서의 두 개의 전류의 검출은 하나의 측정 설비에 의해 달성될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이 접지가 제공되어야 한다면 두 개의 권선(18)이 사용된다.
레일 파손을 검출하기 위한 적어도 하나의 특정 수신기(32)는 변압기의 2차측(19)에 접속된다.
이것은 열차의 존재가 가상적 파괴와 동일시되는 것을 피하기 위한 것이므로 코딩된 트랙 회로 신호가 사용된다.
따라서 미리 프로그램된 주파수 코드 쌍을 이용하면 트랙 회로로부터 나오는 전류와 견인 전류를 결정(더 정확히는 구별)할 수 있다. 수신기(32)는 결정된 주파수(필터링)와 코딩에 대응하는 특정 임계값 이상의 신호를 검출한다. 이러한 검출에 의해서 비정상적인 상황이 있는 블록 시스템이나 트랙을 결정할 수 있다.
수신기(32)에 주파수(F1)의 신호와 주파수(F2)의 신호 간을 구별하는 수단(예컨대 코딩 수단)이 구비되어 있다면 접지점 당 하나의 수신기(32)를 사용하는 것이 가능하다. 양호하게는 접지점 당 두 개의 수신기(32), 즉 주파수(F1, F2) 당 하나의 수신기가 설치될 것이다. 이들 수신기는 2차 권선(19)에 병렬로 설치될 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 두 개의 블록 시스템(30, 31)중 어느 하나에서의 레일 파손은 전류 측정 장치(18, 19, 32)에 의해서 검출된다. 인접한 블록 시스템은 인접한 접합부에 근접한 유도성 접속부(5')에 연결된 유사한 장치(18',19',32')에 의해 모니터될 것이다. 실제로 전기적 접합부 부근에 있는 접지 접합부의 존재가 이 구간에서의 레일 파손과 관련된 공통 모드 도통에 관여해야 한다. 결론적으로 말하자면 인접한 접지 접합부에서 이 신호를 검출하려고 할 필요가 없다.
전류 센서(18, 19)와 검출기(32)는 하나의 하우징에 내장되는 것이 바람직하며, 이 하우징 내로는 예컨대 공통 모드 전류가 흐르는 도선이 지나간다. 검출기(32)에 의한 검출은 트랙에서 또는 트랙에서 어느 정도 떨어진 거리에서 시행될 수 있다.
본 발명에 따라서 트랙 회로를 가지고 검출 관련 시스템을 이용하거나 트랙 회로와 관련되지 않은 시스템을 이용하여 레일 파손을 검출할 수 있으며, 특히 트랙 회로에 의한 열차 검출이 보장되지 않는 선로의 경우에 트랙의 예컨대 수십 킬로미터의 비교적 긴 구간에 적용할 수 있고, 또한 장비 수를 최소화하는 저비용의 해결책을 제공할 수 있다.
Claims (19)
- 철도 트랙(10)의 적어도 하나의 구간의 무결성을 모니터링하고, 상기 구간이 두 개의 병렬 레일(1, 2)로 구성되며, 또한 상기 두 개의 레일 간에는 일단에 존재하는 생성기(3) 또는 검출기(41)와 타단에 존재하는 임피던스(4)가 배치되는 한편으로 공통 모드 링크(6)에 배치된 검출기(7) 또는 생성기(40)가 배치되는 철도 트랙 구간 무결성 모니터링 방법에 있어서,상기 생성기의 도움으로 특정 주파수의 신호를 생성하고 상기 신호를 상기 구간에 입력하는 단계,상기 검출기의 도움으로, 상기 주파수의 상기 신호를 포착하여 검출하는 단계, 및상기 신호의 처리를 수행하여 상기 구간의 무결성 진단을 진행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 트랙 구간 무결성 모니터링 방법.
- 제1항에 있어서,상기 구간에 대응하는 제1 회로(10)에서의 전류에 대응하는 특정 주파수의 신호가 상기 레일들(1, 2) 간에 설치된 AC 전압 발생원(3)의 도움으로 생성되며, 또한상기 공통 모드 링크(6) 내에 설치된 상기 검출기(7)의 도움으로, 상기 제1 회로에 링크된 적어도 하나의 공통 모드 접속부(6)로 구성된 추가 회로(12)에서 상기 주파수에서의 상기 전류가 포착되어 검출되는 것을 특징으로 하는 철도 트랙 구간 무결성 모니터링 방법.
- 제1항에 있어서,추가 회로(12) 내의 상기 공통 모드 접속부(6)에 배치된 전류 발생원(40)으로부터 특정 주파수의 신호가 생성되며, 또한상기 검출기(41)의 도움으로, 상기 구간(10)에 대응하는 제1 회로에서 상기 두 개의 레일 간의 차동 전압의 형태로 상기 주파수의 상기 신호가 포착되어 검출되는 것을 특징으로 하는 철도 트랙 구간 무결성 모니터링 방법.
- 제1항 내재 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 신호는 코딩되는 것을 특징으로 하는 철도 트랙 구간 무결성 모니터링 방법.
- 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 공통 모드 링크(6)는 견인 전류가 AC 전류인 경우에 접지 접속부인 것을 특징으로 하는 철도 트랙 구간 무결성 모니터링 방법.
- 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서,상기 공통 모드 링크(6)는 견인 전류가 DC 전류인 경우에 견인 전류의 변전소로의 귀환로로 제공되는 접속부인 것을 특징으로 하는 철도 트랙 구간 무결성 모니터링 방법.
- 바람직하게는 레일 파손을 검출하기 위하여 철도 트랙 구간의 무결성을 모니터링하는 장치에 있어서,상기 철도 트랙의 두 개의 레일(1, 2) 간에 배치되어 신호를 생성하는 수단(3),상기 생성 수단으로부터 소정 거리 떨어져 상기 레일들(1, 2) 간에 접속된 임피던스(4),상기 레일들(1, 2) 간에 배치되며, 공통 모드 접속부(6)를 구성하도록 적어도 도선(8)에 의해서 서로 링크되는 중간점들을 구비한 설비(5),상기 공통 모드 접속부(6) 상에 배치되어 상기 신호를 검출하는 수단(7), 및상기 신호의 처리를 수행하여 상기 구간의 무결성 진단을 진행하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 트랙 구간 무결성 모니터링 장치.
- 제7항에 있어서, 상기 신호 생성 수단은 AC 전압 발생원(3)으로 이루어지고, 상기 신호 검출 수단은 AC 전류 검출기(7)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도 트랙 구간 무결성 모니터링 장치.
- 바람직하게는 레일 파손을 검출하기 위하여 철도 트랙 구간의 무결성을 모니터링하는 장치에 있어서,상기 철도 트랙의 두 개의 레일(1, 2) 간에 배치되어 신호를 검출하는 수단(41),상기 검출 수단으로부터 소정 거리 떨어져 상기 레일들(1, 2) 간에 접속된 임피던스(4),상기 레일들 간에 배치되며, 공통 모드 접속부(6)를 구성하도록 적어도 도선(8)에 의해서 서로 링크되는 중간점들을 구비한 설비(5),상기 공통 모드 접속부(6) 상에 배치되어 상기 신호를 생성하는 수단(40), 및상기 신호의 처리를 수행하여 상기 구간의 무결성 진단을 진행하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 트랙 구간 무결성 모니터링 장치.
- 제9항에 있어서, 상기 신호 검출 수단은 AC 전압 검출기(41)로 이루어지고, 상기 신호 생성 수단은 AC 전류 발생원(40)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도 트랙 구간 무결성 모니터링 장치.
- 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공통 모드 접속부(6)는 접지점(13)을 통한 접지 접속부를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 트랙 구간 무결성 모니터링 장치.
- 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공통 모드 접속부(6)는견인 전류의 변전소(15)로의 귀환을 초래하는 도선(14)을 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 트랙 구간 무결성 모니터링 장치.
- 제7항 또는 제8항에 있어서, 중간점을 가진 상기 설비(5)는 중간점을 가진 권선인 것을 특징으로 하는 철도 트랙 구간 무결성 모니터링 장치.
- 제8항에 있어서, 상기 전압 발생원(3)은 열차 검출을 위한 트랙 회로의 송신기(Tx) 역할을 수행하고, 상기 임피던스(4)는 열차 검출을 위한 트랙 회로의 수신기(Rx)와 관련된 동조부(21) 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 철도 트랙 구간 무결성 모니터링 장치.
- 제10항에 있어서, 상기 차동 전압 검출기(41)는 열차 검출을 위한 트랙 회로의 수신기(Rx) 역할을 수행하고, 상기 임피던스(4)는 열차 검출을 위한 트랙 회로의 송신기(Tx)와 관련된 동조부(20) 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 철도 트랙 구간 무결성 모니터링 장치.
- 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 트랙 회로는 절연 접합부에 의해서 인접 트랙 회로들과 분리되는 것을 특징으로 하는 철도 트랙 구간 무결성 모니터링 장치.
- 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 트랙 회로는 전기적 접합부에 의해서 인접 트랙 회로들과 분리되는 것을 특징으로 하는 철도 트랙 구간 무결성 모니터링 장치.
- 제7항 또는 제9항에 있어서, 상기 검출 수단(7, 41)은 1차측으로 기능하는 제1 권선(18), 2차측으로 기능하는 제2 권선(19), 및 적어도 하나의 수신기(32)를 포함하는 계기용 변압기를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 트랙 구간 무결성 모니터링 장치.
- 제18항에 있어서, 상기 제1 권선(18)은 두 개의 서로 다른 트랙(A, B)에 속하는 중간점을 가진 두 개의 설비(5)의 중간점들을 서로 접속시키고, 상기 적어도 하나의 수신기(32)는 제1 트랙(A)에 존재하는 제1 트랙 회로에 대응하여 제1 주파수(F1)의 전류를 검출하고, 제2 트랙(B)에 존재하는 제2 트랙 회로에 대응하여 제2 주파수의 전류를 검출하는 것을 특징으로 하는 철도 트랙 구간 무결성 모니터링 장치.
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