비상제동을 위한 무인 전동차용 충격력 감지장치{A unmanned electromotive shock power sensory device for flight braking}
본 발명은 무인 전동차용 충격력 감지장치에 관한 것으로, 특히 무인 전동차의 전면에 탄성체의 탄성력을 통해 슬라이딩 동작하는 감지플레이트를 구비하여 선로 주변에 발생하는 장애물과의 접촉시 충격력을 감지하여 비상제동을 이루도록 함으로써, 장애물로 인한 무인 전동차의 탈선과 같은 위험성을 제거하여 안전사고를 예방하는 무인 전동차용 충격력 감지장치에 관한 것이다.
일반적으로 전동차와 같은 철도차량이 주행하는 선로 상에는 차량의 운행을 위협하는 장애물이 유입되는 경우가 자주 발생하게 된다. 한편, 선로 상에 유입되는 장애물은 운행중인 철도차량의 안전성을 저해하고 대형사고를 일으키는 등의 주원인이 된다. 이에 따라 철도차량이 주행하는 선로 상으로 유입되는 장애물을 제거하거나 감지하여 사고를 최소화함은 물론 인명 피해를 완화할 수 있는 장애물 제거기 및 장애물 감지장치가 요구되었고, 이에 부합하여 장애물 제거기와 다양한 구성의 장애물 감지장치가 제시되고 있다. 그러나, 종래의 장애물 제거기는 전동차의 전면에 장애물을 제거할 수 있는 구조를 갖고 선로 또는 차륜과 선로 사이에 놓인 장애물을 직접적인 충돌에 의하여 제거하는 것이 대부분이고, 또한 제거할 수 있는 장애물의 크기는 제한적이며, 기본적으로 장애물 제거기를 활용한 장애물 제거가 가능한지 여부는 운전자의 육안에 의해서만 판단되어야 하므로 반드시 운전자의 신속하고 정확한 판단력이 요구되어야 하는 문제점이 있다. 또한, 종래의 장애물 감지장치는 주행하는 철도차량의 전방에 장애물의 출현 시 철도차량의 전면에 설치된 감지 센서들을 이용하여 이를 감지하고 전면의 다른 부분으로 설치되어 있는 에어 쿠션과 같은 구명장치를 작동시켜 구명할 수 있도록 하고 있으나, 철도차량 전방에는 3D 레이저 스캐너 및 원거리 탐지용 2D 레이저 스캐너 등의 원거리 감지 데이터 생성수단과 근거리 탐지용 2D 레이저 스캐너 및 쌍안 카메라 등의 근거리 감지 데이터 생성 수단을 형성하고, 이에 의해 차량 전방의 장애물을 감지하고 감지된 물체가 충돌하는 물체인지를 식별하여 충돌하는 물체로 판단된 경우 구명장치로 전기적 신호를 전송하고, 상기 구명장치는 상기 전기적 신호를 수신하여 에어 쿠션을 동작시키도록 하고 있기 때문에 구성이 복잡하고, 또 무선 신호로 동작� ��는 센서에 의해 신호의 에러가 종종 발생하며, 비용이 매우 비싼 문제점이 있다. 뿐만 아니라, 운전자가 탑승하지 않는 무인 운전차량에서는 장애물의 크기와 형상을 직접적으로 판단할 운전자가 없어 장애물의 제거 유무 및 장애물과의 충격력의 정도와 상관없이 운행을 계속하여 탈선과 같은 차량의 안전 문제를 야기할 수 있는 문제점이 있었다.
이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 무인 전동차의 선두 대차에 장착되어 장애물과의 충돌시 그 충격력을 감지하여 전동차의 운행 여부를 결정할 수 있도록 비상제동 신호를 발생시킬 수 있는 감지 장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 무인 전동차의 전면에 장착되어 장애물과의 충돌시 충격력을 감지하는 장치로서, 내 측면으로 장애물과의 충돌시 전후로 변위 되도록 슬라이더가 형성된 접촉 플레이트와; 상기 슬라이더의 일 측에 형성되어 상기 접촉 플레이트의 변위량이 설정 값 이상인 경우 접점 신호를 생성하도록 접촉부를 갖는 회전축과, 센서를 포함하는 센서부; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 상기 슬라이더는, 상기 접촉 플레이트를 지지하는 로드와 상기 로드를 탄성 지지하도록 내부에 탄성체를 형성한 실린더로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 상기 접촉부와 센서는 상호 일단부가 기계적으로 직접 접점 되는 것을 특징으로 한다. 상기 탄성체는 무인 전동차의 정상 운행시 상기 접촉 플레이트가 전후 방향으로 변위 하는 것을 방지할 수 있는 고강도 스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 충격력 감지장치에 따르면, 장애물과의 충돌시 충격력을 감지하여 무인 운전 차량의 계속 주행으로 인한 사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 충격력 감지장치의 일부 구성을 분리하여 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 결합 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 슬라이더가 동작하기 전의 단면 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 슬라이더와 센서부가 동작하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 충격력 감지장치를 무인전동차의 선두 대차 프레임에 장착된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 충격력 감지장치의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다. 여기서, 하기의 모든 도면에서 동일한 기능을 갖는 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 반복적인 설명은 생략하며, 아울러, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이것은 고유의 통용되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다. 도 1 내지, 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 충격력 감지장치(100)는 접촉 플레이트(110)와, 센서부(130)로 대별되어 이루어진다. 상기 접촉 플레이트(110)는 충격과 변형 및 파손에 강한 금속재질을 이용하여 밴드형태로 제작되고, 내 측면으로 선로 주변으로 유입된 장애물과의 충돌시 전후로 변위 되도록 하나 이상의 슬라이더(120)가 결합 형성된다. 본 발명에서는 상기 접촉 플레이트(110)의 내 측면에 슬라이더(120)를 상호 간격을 두고 한 쌍으로 설치한 것을 예시하고 있다. 또, 상기 슬라이더(120)는, 상기 접촉 플레이트(110)와 일체로 형성되어 전후로 이동하는 로드(121)와 상기 로드(121)를 탄성 지지하도록 내부에 탄성체(122)를 형성한 실린더(123)로 이루어진다. 여기서, 상기 탄성체(122)는 철도차량의 하나인 무인 전동차의 정상 운행시 상기 접촉 플레이트(110)가 전진 또는 후진 변위 하는 것을 방지할 수 있는 고강도 스프링을 적용하는 것이 바람직하다. 상기 탄성체(122)는 실린더(123)의 내부에 삽입되어 상기 로드(121)에 탄성력을 부가하여 로드(121)가 전,후진 이동을 한 후 최초의 위치로 복귀되도록 탄성력을 부가한다. 또한, 상기 탄성체(122)의 탄성력을 극복하기 위해서는 외부로부터 가해지는 충격력(힘)이 소정치 이상이 되지 않으면 극복되지 않아 탄성체(122)가 지지하는 로드(121)가 이동되지 않도록 설정되어 있다. 이러한 구성의 슬라이더(120)는, 상기 접촉 플레이트(110)가 장착된 무인 전동차(200)가 선로를 주행시 장애물과 접촉 또는 충돌할 경우, 충격력에 따라 탄성체(122)의 탄성력을 극복하면서 내측으로 밀려 변위(후진) 된 후, 탄성체(122)의 탄성 복귀력에 의해 다시 외 측으로 이동 변위 하는 것을 돕게 된다. 즉, 상기 접촉 플레이트(110)가 장애물과 접촉 또는 충돌하면서 일정한 충격을 받게 되고, 이 충격력에 의해 상기 실린더(123) 내에 형성된 탄성체(122)에 의해 지지 되는 로드(121)를 밀어 이동시킨다. 이때, 상기 로드(121)는 충격력만큼의 힘으로 탄성체(122)의 탄성력을 극복하면서 이동하게 되고, 충격력이 해제되면 탄성력에 의해 원위치로 복귀하게 된다. 상기 센서부(130)는, 내부에 센서(131a)를 형성한 센서 하우징(131)과, 상기 센서 하우징(131)의 측면에 형성되는 베어링(132)과, 일단이 상기 베어링(132)에 연결되고, 타단은 상기 슬라이더(120)의 로드(121)와 연결되어 로드(121)의 동작에 연동하여 상기 센서(131a)와 접촉하는 접촉부(131b)가 형성된 회전축(133)으로 구성된다. 또, 상기 회전축(133)은 일단이 용접 또는 체결구 등에 의해 상기 로드(121)의 일단과 결합 되고, 회전축(133)의 타단은 베어링(132)에 회전 가능하게 지지 되어 센서부(130) 내측으로 삽입, 결합 된다. 또, 상기 접촉부(131b)는 핀 형상으로 이루어져 있으며, 상기 회전축(133)의 동작에 대응하여 센서(131a)와 접촉함으로써 충격력을 계측할 수 있도록 구성된 것이다. 즉, 상기 회전축(133)의 접촉부(131b)와 센서(131a)는 상호 일단부가 기계적으로 직접 접점 된다. 이와 같은 구성의 상기 센서부(130)는 슬라이더(120)의 주변으로 형성되고, 상기 회전축(133)이 슬라이더(120)의 로드(121)와 연동하도록 결합 된다. 이에 따라, 상기 접촉 플레이트(110)가 장애물과 접촉 또는 충돌할 경우 접촉 플레이트(110)와 일체로 형성된 슬라이더(120)의 로드(121)가 함께 이동하고, 이에 연동하여 상기 회전축(133)이 회전 이동함에 따라 상기 접촉부(131b)와 접촉하여 부가되는 충격력의 세기를 센서(131a)에서 측정하고, 설정치 이상의 충격력인 경우에는, 이를 전기 신호로 변환하여 차량 제어부(미도시)로 송신하여 비상제동을 이루도록 구성되어 있으며, 필요에 따라서 하나 또는 복수 개를 설치할 수 있다. 또, 상기 센서부(130)는 상기 접촉 플레이트(110)에 일체로 형성되는 슬라이더(120)의 로드(121)와 연동하는 상기 회전축(133)의 회전 변위량이 설정 값 이상인 경우 접점신호를 생성하고, 그 접점 신호를 신호 선(미도시)을 통해 차량 운행 시스템(도시 생략)에 전송한다. 여기서, 상기 센서(131a)는 회전축(133)의 회전 변위량에 기초하여 접점 신호를 생성할 수 있는 통상적인 센서를 채용할 수 있다. 상기와 같은 구성의 충격력 감지장치(100)는 무인 전동차의 대차 프레임(200)에 브래킷(미도시)을 이용하여 장착된다. 상기 브래킷에는 충격력 감지장치(100)를 저면 측에 탑재하는 플레이트(미도시)가 볼팅 체결된다. 이하, 전술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 충격력 감지장치의 작용을 설명한다. 도 3 및 4에 도시한 바와 같이, 차량 운행중 감지 플레이트(110)가 장애물과 소정의 충격량 이상으로 충돌하는 경우, 감지 플레이트(110)와 연결된 슬라이더(120)의 로드(121)가 화살표 "A"방향으로 이동하게 된다. 이때, 상기 로드(121)는 슬라이더(120)의 실린더(123) 내에 형성된 탄성체(122)의 탄성력을 극복하고 이동된다. 상기 로드(121)의 이동에 따라 로드(121)의 일단 측에 연결된 회전축(133)의 타단이 센서 하우징(131)의 내측에서 회전하여 접촉부(131b)가 센서(131a)와 접촉하면서 센서(131a)를 동작시키고, 이 회전축(133)의 회전 변위량이 설정 값 이상인 경우, 상기 센서(131a)는 접점 신호를 생성하고, 신호 선(미도시)을 통해 차량 운행 시스템(미도시)에 전송한다. 차량 운행 시스템이 접점 신호를 수신하는 경우, 차량을 비상제동시켜 운행을 정지시킴으로써, 차량이 탈선하는 사태를 미연에 방지할 수 있다. 본 발명은 선로에 놓인 장애물과 운행 중인 차량이 충돌하였을 때, 선두 대차의 대차프레임 하단에 설치된 충격력 감지장치(100)의 접촉 플레이트(110)로 충격력이 전달되고, 충격력은 탄성체(122)를 압축함으로써 접촉 플레이트(110)는 베어링(132)을 중심으로 회전변위가 발생한다. 그리고, 장애물과 충돌에 의한 상기 접촉 플레이트(110)의 변위가 회전축(133)을 회전동작시킨다. 이때, 충격력이 설정치 이상이 되면 접촉부(131b)가 센서(131a)와 접촉하면서 전기 신호가 발생 되어 차량 제어부(미도시)에 전달되어 차량의 운행이 비상제어된다. 따라서, 종래 장애물 제거기에 설정한 충격력 이상의 충격이 들어왔을 때 반응할 수 있는 구조와 신호를 발생시킬 수 있는 센서를 도입하여, 무인 전동차에서 운전자의 판단을 대신해 선로 상의 장애물과 충돌시 충격력을 감지하여 차량 운행 시스템에 정보를 전달하여 무인 운전 차량의 안전성을 향상시킬 수 있다. 그러므로, 대형 장애물 등이 선로 상에 놓여 대형사고를 초래할 수 있는 비상 상황을 감지하여 대응할 수 있고, 또한 상대적으로 작은 장애물의 경우에도 일정 이상의 충격력이 발생 되면 비상제동을 이루게 할 수 있으므로 사고를 미연에 방지할 수도 있다. 또한, 상기 탄성체(122)와 센서(131a)는 충격력이 설정치 이상일 경우에만 작동되도록 함으로써 오작동을 방지하여 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다. 이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 균등한 타 실시 예로의 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
100 : 충격력 감지장치 110 : 접촉 플레이트
120 : 슬라이더 121 : 로드
122 : 탄성체 123 : 실린더
130 : 센서부 131 : 센서 하우징
131a : 센서 131b : 접촉부
132 : 베어링 133 : 회전축
200 : 무인전동차 대차 프레임 |
