For a short-term measurement to reduce an accident on a railroad crossing, it is necessary to find out the weakness and problems of existing equipment in the railroad transportation system. The analysis of railroad crossing accidents shows that main causes of accidents (24.9%) are the careless drivi...
For a short-term measurement to reduce an accident on a railroad crossing, it is necessary to find out the weakness and problems of existing equipment in the railroad transportation system. The analysis of railroad crossing accidents shows that main causes of accidents (24.9%) are the careless driving including an engine problem, damage on the safety equipment, slide on the snow, and an engine stop on the railroad crossing. Therefore, it is required to install a sensor, or to make a crossing gate at the exist for detecting obstacles on a railroad to prevent collisions among trains. This paper suggests 'a panel sensor using the strain gauge' to make up the weaknesses of the sensing Dead Zone, which are caused by using a laser method, and to detect any small objects passing railroads in order to reduce the errors, which are occurred in the earth magnetic field for controlling Exit Slide Crossing Arm Detector. The device, suggested in this paper, is verified with detecting any small objects passing the railroad, with judging entry decision clearly, and with controlling passing gate and obstruction warnings/cautions obstacles at the same time, through an experimental test.
For a short-term measurement to reduce an accident on a railroad crossing, it is necessary to find out the weakness and problems of existing equipment in the railroad transportation system. The analysis of railroad crossing accidents shows that main causes of accidents (24.9%) are the careless driving including an engine problem, damage on the safety equipment, slide on the snow, and an engine stop on the railroad crossing. Therefore, it is required to install a sensor, or to make a crossing gate at the exist for detecting obstacles on a railroad to prevent collisions among trains. This paper suggests 'a panel sensor using the strain gauge' to make up the weaknesses of the sensing Dead Zone, which are caused by using a laser method, and to detect any small objects passing railroads in order to reduce the errors, which are occurred in the earth magnetic field for controlling Exit Slide Crossing Arm Detector. The device, suggested in this paper, is verified with detecting any small objects passing the railroad, with judging entry decision clearly, and with controlling passing gate and obstruction warnings/cautions obstacles at the same time, through an experimental test.
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문제 정의
따라서 본 논문에서는 현재 건널목상의 지장물 검지 방법에 있어서 레이저 방식에 의해 발생되는 검지 사각 지역을 보완하고, 출구 측 차단기 제어를 위한 지자계 센서에 의한 검지 방식에서 나타나는 진출 판단 오류를 분석하고, 오류를 현격하게 줄일 수 있는 스트레인 게이지를 활용한 보판 센서 연구개발에 관하여 논하고자 한다.
따라서 본 연구에서는 스트레인 게이지를 활용한 보판 센 서 개발품을 건널목에 설치한 후 건널목을 통행하는 물체를 추적하여 물체의 이동 방향을 판단하고 차단기의 출구 측을 개별적으로 제어하도록 하고, 건널목 내 어떠한 지장물이 어떤 위치에 있더라도 이를 보판 센서에 의해 검지하여 건널목 지장경 고등을 제어하도록 함으로써 설비를 간소화하고 안전도를 향상시키도록 하였다.
가설 설정
여기서 차량의 길이는 3.34m(티코 차량 기준)로 가정하여 입구와 출구의 인터벌을 고려한 건널목 시스템의 동작 타임 차트를 나타내면 Fig. 10과 같다. 여기서 열차의 제동거리와 인터벌을 감안할 때 140km/h로 운행하는 열차의 경보 시 분 은 42초 이상의 경보 시 분이 필요함을 알 수 있다.
제안 방법
Fig. 6과 같이 보판 센서 부의 구성을 센서 입력부(센서4는 예비용임), 제어부, 출력부 3부분으로 하여 설계하였으며, 보판 센서의 검지 하중은 40kg 이상에서 동작한다. 사용한 게 이지형식은 FLA-5-11이다.
제어부에서는 건널목 경보 발보 후에 경보 신호를 위반하고 진입하는 진입 위반차량을 보판 센서로 검지한다. 건널목 내 위반차량의 운행 방향과 위치를 검지한 후 진입 위반 차량의 운행 방향 차단기를 직접 제어하여 차량이 건널목 내에서 신속하게 대피하도록 차단기의 하강을 정지시키거나 차 단기의 차단을 일시 해제시키는 정보를 출력하고, 물체가 건널목상에서 소정 시간 이상 정지하고 있을 때는 지장경 고 등 경보 출력 제어정보를 출력한다.
본 연구에서는 기존의 지자계 센서와 레이저 센서를 각각 사용하던 것을 보판 센서로 그 검지 방법을 대체하여 제작된 보판 센서에 의해 물체가 정확히 검지되는지와, 센서에서 검 지한 정보를 제어부에서 처리하여 출구 측 차단기 제어정보 및 지장경 고등 제어정보를 출력하는지를 실험하였다.
실험 방법은 모형 자동차를 ①, ② 방향으로 이동 시켜 출력부에서 각 상황에 맞는 제어정보를 출력하는지를 확인하였다.
첫째는 센서 부에서의 출력신호를 완전한 디지털화하는 기능이고 둘째는 센서의 고장 유무를 판단하는 기능이며 셋째는 입력신호를 분석하여 보판 위 물체의 이 동방향을 판단후 출구 측 차단기 제어정보를 전송하고, 건널목을 통과 중인 물체가 소정의 시간 동안 움직임이 없으면 지 장물로 판정하여 지장경고등의 제어정보를 전송한다. 이들 세 가지의 기능은 마이크로프로세서의 고장 시에는 안전 측으로로 동작하도록 설계하였다.
제어부의 다음 세 가지의 기능을 가지고 있다. 첫째는 센서 부에서의 출력신호를 완전한 디지털화하는 기능이고 둘째는 센서의 고장 유무를 판단하는 기능이며 셋째는 입력신호를 분석하여 보판 위 물체의 이 동방향을 판단후 출구 측 차단기 제어정보를 전송하고, 건널목을 통과 중인 물체가 소정의 시간 동안 움직임이 없으면 지 장물로 판정하여 지장경고등의 제어정보를 전송한다. 이들 세 가지의 기능은 마이크로프로세서의 고장 시에는 안전 측으로로 동작하도록 설계하였다.
성능/효과
1) 지자계센서는 건널목 도로의 진입 측에 2개의 센서를 간격 0.5m, 깊이 0.7m의 위치에 설치됨에 따라 물체의 이 동방향을 검지함으로써 유지보수가 어렵고 작업 시 도로를 통제하는 시간이 길다.
3) 지구 자장의 영향으로 사용 불가능한 지역이 존재하며 검지 영역이 불분명하다.
본 연구에서는 스트레인 게이지를 사용한 보판 센서를 개발함으로써 기존의 레이저 센서를 사용하는 건널목지장물 검지 장치의 검지 사각 지역을 없애고, 지자계 센서를 사용하는 출구 측 검지 장치의 선로 내의 검지 사각 지역을 해소할 수 있음을 보였다. 또한, 레이저 센서와 지자계센서를 각각 사용하던 검지 방법을 단일화함으로써 설비를 단순화, 안전성이 향상된 검지 방법을 구성할 수 있음을 실험에서 입증되었다.
본 연구에서는 스트레인 게이지를 사용한 보판 센서를 개발함으로써 기존의 레이저 센서를 사용하는 건널목지장물 검지 장치의 검지 사각 지역을 없애고, 지자계 센서를 사용하는 출구 측 검지 장치의 선로 내의 검지 사각 지역을 해소할 수 있음을 보였다. 또한, 레이저 센서와 지자계센서를 각각 사용하던 검지 방법을 단일화함으로써 설비를 단순화, 안전성이 향상된 검지 방법을 구성할 수 있음을 실험에서 입증되었다.
실험 결과 보판 센서에 의해 건널목을 통과하는 물체에 대한 검지와 건널목 제어장치에 의한 출구 측 차단기 제어 및 지장경 고등을 정확하게 제어하고 있음을 보여주고 있다. Fig.
이처럼 운전자의 부주의나 준법정신 결여에 의한 건널목 진입 시 열차와 충돌하는 사고를 방지할 수 있는 건널목 지 장물 검지 장치나 출구 측 차단기에 대한 보완이 더 필요하다는 것을 발견하였다.
후속연구
그러나 본 연구에서 보판 센서를 사용한 출구 즉 차단기 제어 및 지장물 검지 시험은 현장이 아닌 실내 실험으로 이는 철도건널목의 기하구조, 보판의 조기파손, 통행 위반차량, 보 행자, 기후요인 등과 같은 특성을 고려하지 못하는 한계를 가지고 있다.
따라서 향후에는 현장에서 현재의 건널목 시스템과 연계 하여 티코 차량을 포함한 경운기, 휠체어 등의 이동물체에 대한 사용시험을 적용하고 활용할 수 있도록 지속적인 연구가 수행되어야 할 것이다.
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