KR20230113977A - 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 방법이 개시된다. 상기 방법은 휠 센서 모듈에 의하여 휠의 횡방향 가속도 및 수직 방향 가속도와, 대차 센서 모듈에 의하여 대차의 횡방향 가속도 및 수직 방향 가속도를 포함하는 데이터를 검출하는 단계; 제어기에 의하여, 대차의 횡방향 가속도와 휠의 횡방향 가속도를 기초로 탈선 임박 여부를 판단하는 단계; 제어기에 의하여, 대차의 수직 방향 가속도와 휠의 수직 방향 가속도를 기초로 탈선 여부를 판단하는 단계; 탈선이 임박한 것으로 판단하는 것에 반응하여, 제어기에 의하여 철도 차량을 감속하는 단계; 그리고 탈선이 발생한 것으로 판단하는 것에 반응하여, 제어기에 의하여 철도 차량을 제동하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법을 실행하도록 된 제어기를 포함하는 시스템이 더 개시된다.

Description

철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM OF DIAGNOSING DERAILMENT OF RAILWAY VEHICLE AND DIAGNOSING TRACK}

본 발명은 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 방법 및 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휠 센서 모듈에서 측정한 휠의 가속도와 대차 센서 모듈에서 측정한 대차의 가속도에 기초하여 철도 차량의 탈선 임박 및/또는 탈선과 선로의 이상을 빠르고 정확하게 진단할 수 있는 방법 및 시스템에 관한 것이다.

현재 철도 차량에 사용되는 부품들은 주기적으로 진단되고, 진단 시 이상이 발견된 경우 수리나 교체를 하고 있다. 그러나, 철도 시스템은 대량 수송 체계이므로 철도 시스템에서 사고가 발생하는 경우 대형 사고가 될 가능성이 높다. 이에 따라, 사고 예방 및 유지/보수 비용을 절감하기 위하여 주기적인 진단에서 상태 기반 유지 보수(Condition Based Maintenance; CBM) 체계를 도입해야 할 필요성이 커지고 있다.

철도 차량의 탈선은 인명 피해 및 유무형의 재산 피해가 매우 큰 대형 사고가 될 가능성이 매우 높다. 특히, 철도 차량의 탈선을 신속히 발견하지 못하면 그 피해가 급격히 커지게 된다. 그러나, 철도 차량의 구조 상 기관사 등 관계자가 탈선을 즉시 인지하여 대처하기가 어렵다. 예를 들어, 화물 기차 등에는 앞부분에 장애물과 탈선을 검출하는 장치가 장착되므로, 중간 부분이나 뒷부분에서 발생하는 탈선은 검출하기가 어렵다.

탈선은 인적 요인, 궤도 시설의 결함 또는 차량 장치의 결함에 의해 주로 발생한다. 그러나, 탈선 징후가 발생한 후 곧바로 탈선이 발생하는 특성으로 인하여, 탈선을 미리 예방하기가 매우 어렵다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 휠의 가속도와 대차의 가속도에 기초하여 철도 차량의 탈선 임박 및/또는 탈선과 선로의 이상을 신속하고 정확하게 진단할 수 있는 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 방법 및 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 방법은 휠 센서 모듈에 의하여 휠의 횡방향 가속도 및 수직 방향 가속도와, 대차 센서 모듈에 의하여 대차의 횡방향 가속도 및 수직 방향 가속도를 포함하는 데이터를 검출하는 단계; 제어기에 의하여, 대차의 횡방향 가속도와 휠의 횡방향 가속도를 기초로 탈선 임박 여부를 판단하는 단계; 제어기에 의하여, 대차의 수직 방향 가속도와 휠의 수직 방향 가속도를 기초로 탈선 여부를 판단하는 단계; 탈선이 임박한 것으로 판단하는 것에 반응하여, 제어기에 의하여 철도 차량을 감속하는 단계; 그리고 탈선이 발생한 것으로 판단하는 것에 반응하여, 제어기에 의하여 철도 차량을 제동하는 단계를 포함할 수 있다.

탈선 임박 여부를 판단하는 단계는 대차의 횡방향 가속도를 기초로 1차 탈선 임박 지수를 계산하는 단계; 휠의 횡방향 가속도를 기초로 2차 탈선 임박 지수를 계산하는 단계; 1차 탈선 임박 지수와 2차 탈선 임박 지수를 기초로 최종 탈선 임박 지수를 계산하는 단계; 최종 탈선 임박 지수를 탈선 임박 임계값과 비교하는 단계; 그리고 최종 탈선 임박 지수가 탈선 임박 임계값 이상이라는 판단에 반응하여, 탈선이 임박한 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

1차 탈선 임박 지수는 대차의 횡방향 가속도가 제1설정 횡방향 가속도 이상인 상태가 제1시간 동안 지속되는지 여부를 기초로 계산되고, 2차 탈선 임박 지수는 해당 대차에 포함된 모든 휠의 횡방향 가속도의 평균이 제2설정 횡방향 가속도 이상인 상태가 제2시간 동안 지속되는지 여부를 기초로 계산될 수 있다.

최종 탈선 임박 지수는 1차 탈선 임박 지수와 1차 탈선 임박 비중 계수의 곱 및 2차 탈선 임박 지수와 2차 탈선 임박 비중 계수의 곱의 합으로 계산되며, 1차 탈선 임박 비중 계수와 2차 탈선 임박 비중 계수는 각각 0과 1 사이의 값이며, 1차 탈선 임박 비중 계수와 2차 탈선 임박 비중 계수의 합은 1일 수 있다.

탈선 여부를 판단하는 단계는 대차의 수직 방향 가속도를 기초로 1차 탈선 지수를 계산하는 단계; 휠의 수직 방향 가속도를 기초로 2차 탈선 지수를 계산하는 단계; 1차 탈선 지수와 2차 탈선 지수를 기초로 최종 탈선 지수를 계산하는 단계; 최종 탈선 지수를 탈선 임계값과 비교하는 단계; 그리고 최종 탈선 지수가 탈선 임계값 이상이라는 판단에 반응하여, 탈선이 발생한 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

1차 탈선 지수는 대차의 수직 방향 가속도가 제1설정 수직 방향 가속도 이상인 상태가 제1설정 횟수 반복되는지 여부를 기초로 계산되고, 2차 탈선 지수는 해당 대차에 포함된 두 개 이상의 휠의 수직 방향 가속도가 각각 제2설정 수직 방향 가속도 이상인 상태가 제2설정 횟수 반복되는지 여부를 기초로 계산될 수 있다.

최종 탈선 지수는 1차 탈선 지수와 1차 탈선 비중 계수의 곱 및 2차 탈선 지수와 2차 탈선 비중 계수의 곱의 합으로 계산되며, 1차 탈선 비중 계수와 2차 탈선 비중 계수는 각각 0과 1 사이의 값이며, 1차 탈선 비중 계수와 2차 탈선 비중 계수의 합은 1일 수 있다.

상기 데이터는 휠 센서 모듈의 설치 간격, 대차 센서 모듈의 설치 간격, 철도 차량의 속도 및 위치를 포함할 수 있다.

상기 방법은, 제어기에 의하여, 대차의 횡방향 가속도 또는 수직 방향 가속도와, 휠의 횡방향 가속도 또는 수직 방향 가속도를 기초로 선로의 이상 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

선로의 이상 여부를 판단하는 단계는 대차의 수직 방향 가속도 또는 횡방향 가속도를 기초로 1차 선로 이상 지수를 계산하는 단계; 휠의 수직 방향 가속도 또는 횡방향 가속도를 기초로 2차 선로 이상 지수를 계산하는 단계; 1차 선로 이상 지수와 2차 선로 이상 지수를 기초로 최종 선로 이상 지수를 계산하는 단계; 최종 선로 이상 지수를 선로 이상 임계값과 비교하는 단계; 그리고 최종 선로 이상 지수가 선로 이상 임계값 이상이라는 판단에 반응하여, 선로의 이상이 발생한 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

1차 선로 이상 지수는 철도 차량의 길이 방향을 따라 이격된 두 개의 대차의 수직 방향 가속도 또는 횡방향 가속도가 모두 제3설정 수직 방향 가속도 또는 제3설정 횡방향 가속도 이상인 제1이상 신호를 해당 대차들의 대차 센서 모듈들이 검출하였고, 상기 대차 센서 모듈들이 제1이상 신호를 검출한 시점들의 차와, 두 개의 대차 센서 모듈들 사이의 거리를 철도 차량의 속도로 나눈 값의 일치 여부에 따라 계산되고, 2차 선로 이상 지수는 철도 차량의 길이 방향을 따라 이격된 두 개의 휠의 수직 방향 가속도 또는 횡방향 가속도가 모두 제4설정 수직 방향 가속도 또는 제4설정 횡방향 가속도 이상인 제2이상 신호를 해당 휠들의 휠 센서 모듈들이 검출하였고, 상기 휠 센서 모듈들이 제2이상 신호를 검출한 시점들의 차와, 두 개의 휠 센서 모듈들 사이의 거리를 철도 차량의 속도로 나눈 값의 일치 여부에 따라 계산될 수 있다.

최종 선로 이상 지수는 1차 선로 이상 지수와 1차 선로 이상 비중 계수의 곱 및 2차 선로 이상 지수와 2차 선로 이상 비중 계수의 곱의 합으로 계산되며, 1차 선로 이상 비중 계수와 2차 선로 이상 비중 계수는 각각 0과 1 사이의 값이고, 1차 선로 이상 비중 계수와 2차 선로 이상 비중 계수의 합은 1일 수 있다.

상기 방법은 선로의 이상이 발생한 것으로 판단하는 것에 반응하여, 제어기에 의하여, 선로의 이상이 발생한 사실과 선로 이상이 발생한 위치를 보고하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 시스템은 철도 차량의 길이 방향을 따라 서로 이격되어 설치되고, 휠의 횡방향 가속도 및 수직 방향 가속도를 검출하도록 된 적어도 두 개의 휠 센서 모듈; 철도 차량의 길이 방향을 따라 서로 이격되어 설치되고, 대차의 횡방향 가속도 및 수직 방향 가속도를 검출하도록 된 적어도 두 개의 대차 센서 모듈; 철도 차량의 속도를 검출하도록 된 속도 센서; 철도 차량의 위치를 검출하도록 된 GPS; 그리고 적어도 두 개의 휠 센서 모듈, 두 개의 대차 센서 모듈, 속도 센서, 그리고 GPS로부터 데이터를 수신하고, 상기 데이터를 기초로 철도 차량의 탈선 임박 여부, 철도 차량의 탈선 여부 또는 선로 이상 여부를 판단하며, 판단 결과에 따라 철도 차량을 감속 또는 제동하고 상기 판단 결과를 디스플레이에 디스플레이하도록 된 제어기를 포함할 수 있다. 상기 제어기는 본 발명의 실시 예에 따른 방법을 실행하도록 되어 있을 수 있다.

본 발명에 따르면, 휠의 가속도와 대차의 가속도에 기초하여 철도 차량의 탈선 임박 및/또는 탈선을 신속하고 정확하게 진단할 수 있다. 또한, 탈선 임박 시에는 철도 차량을 감속하고 탈선 시에는 철도 차량을 제동함으로써 인명 피해나 재산 피해를 최소화할 수 있다.

또한, 휠의 가속도와 대차의 가속도에 기초하여 선로의 이상을 신속하고 정확하게 진단할 수 있으므로, 선로의 보수에 도움을 줄 수 있으며 탈선의 원인 중 하나를 미리 제거할 수 있다.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

본 명세서의 실시 예들은 유사한 참조 부호들이 동일하거나 또는 기능적으로 유사한 요소를 지칭하는 첨부한 도면들과 연계한 이하의 설명을 참조하여 더 잘 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 시스템이 적용될 수 있는 철도 차량을 개략적으로 보여준다.
도 2는 도 1의 철도 차량에 장착된 대차를 개략적으로 보여준다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 시스템의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 방법의 흐롬도이다.
도 5는 도 4의 S120 단계의 구체적인 흐름도이다.
도 6은 도 4의 S130 단계의 구체적인 흐름도이다.
도 7은 도 4의 S140 단계의 구체적인 흐름도이다.
위에서 참조된 도면들은 반드시 축적에 맞추어 도시된 것은 아니고, 본 개시의 기본 원리를 예시하는 다양한 선호되는 특징들의 다소 간략한 표현을 제시하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 특정 치수, 방향, 위치, 및 형상을 포함하는 본 개시의 특정 설계 특징들이 특정 의도된 응용과 사용 환경에 의해 일부 결정될 것이다.

여기에서 사용되는 용어는 오직 특정 실시 예들을 설명하기 위한 목적이고, 본 개시를 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태들은, 문맥상 명시적으로 달리 표시되지 않는 한, 복수 형태들을 또한 포함하는 것으로 의도된다. “포함하다” 및/또는 “포함하는”이라는 용어는, 본 명세서에서 사용되는 경우, 언급된 특징들, 정수들, 단계들, 작동들, 구성요소들 및/또는 컴포넌트들의 존재를 특정하지만, 다른 특징들, 정수들, 단계들, 작동들, 구성요소들, 컴포넌트들 및/또는 이들의 그룹들 중 하나 이상의 존재 또는 추가를 배제하지는 않음을 또한 이해될 것이다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 용어 "및/또는"은, 연관되어 나열된 항목들 중 임의의 하나 또는 모든 조합들을 포함한다.

여기에서 사용되는 바와 같은 "차량" 또는 "차량의"와 같은 용어 또는 다른 유사한 용어는 철도 차량뿐만 아니라 궤도나 선로 상에서 이동하는 스포츠 유틸리티 차량(sports utility vehicles; SUVs)를 포함하는 승용차들, 버스들, 트럭들, 다양한 상업용 차량들을 포함하는 승용차를 포함하는 것으로 이해된다.

추가적으로, 아래의 방법들 또는 이들의 양상들 중 하나 이상은 적어도 하나 이상의 제어 유닛(예를 들어, 전자 제어 유닛(electronic control unit; ECU) 등), 제어기 또는 제어 서버에 의해 실행될 수 있음이 이해된다. "제어 유닛", “제어기”, 또는 “제어 서버”라는 용어는 메모리 및 프로세서를 포함하는 하드웨어 장치를 지칭할 수 있다. 메모리는 프로그램 명령들을 저장하도록 구성되고, 프로세서는 아래에서 더욱 자세히 설명되는 하나 이상의 프로세스들을 수행하기 위해 프로그램 명령들을 실행하도록 특별히 프로그래밍된다. 제어 유닛, 제어기, 또는 제어 서버는, 여기에서 기재된 바와 같이, 유닛들, 모듈들, 부품들, 장치들, 또는 이와 유사한 것의 작동을 제어할 수 있다. 또한, 아래의 방법들은, 당업자에 의해 인식되는 바와 같이, 하나 이상의 다른 컴포넌트들과 함께 제어 유닛 또는 제어기를 포함하는 장치에 의해 실행될 수 있음이 이해된다.

또한, 본 개시의 제어 유닛, 제어기, 또는 제어 서버는 프로세서에 의해 실행되는 실행 가능한 프로그램 명령들을 포함하는 비일시적인 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체로서 구현될 수 있다. 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체들의 예들은 롬(ROM), 램(RAM), 컴팩트 디스크(CD) 롬, 자기 테이프들, 플로피 디스크들, 플래시 드라이브들, 스마트 카드들 및 광학 데이터 저장 장치들을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 컴퓨터 판독가능 기록 매체는 또한 컴퓨터 네트워크 전반에 걸쳐 분산되어 프로그램 명령들이, 예를 들어, 텔레매틱스 서버(telematics server) 또는 제어기 영역 네트워크(Controller Area Network; CAN)와 같은 분산 방식으로 저장 및 실행될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 방법 및 시스템은 휠의 횡방향 가속도와 대차의 횡방향 가속도에 기초하여 철도 차량의 탈선 임박을 신속하고 정확하게 진단하고, 휠의 수직 방향 가속도와 대차의 수직 방향 가속도에 기초하여 철도 차량의 탈선을 신속하고 정확하게 진단하며, 휠의 횡방향 가속도 및/또는 수직 방향 가속도와 대차의 횡방향 가속도 및/또는 수직 방향 가속도에 기초하여 선로의 이상을 신속하고 정확하게 진단하도록 되어 있다. 또한, 탈선 임박 또는 탈선이 판단되면 철도 차량을 감속하거나 제동함으로써 인명 피해나 재산 피해를 최소화할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 예들을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 시스템이 적용될 수 있는 철도 차량을 개략적으로 보여주고, 도 2는 도 1의 철도 차량에 장착된 대차를 개략적으로 보여준다.

도 1에 도시된 바와 같이, 철도 차량(10)은 서로 연결된 복수개의 차량(12)을 포함한다. 차량(12)은 승객 또는 화물을 실을 수 있도록 되어 있고, 차량(12)의 하부에는 복수개의 대차(20)가 설치되어 차량이 선로 상에서 움직이는 것을 가능하게 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 대차(truck; 20)는 통상적으로 2개 또는 3개의 차축 조립체로 구성되어 있으며, 차체를 지지하고 있다. 도 1 및 도 2에는 대차(20)가 2개의 차축 조립체로 구성된 것을 예시하나, 이에 한정되지 아니한다. 대차(20)는 대차틀(22)과, 상기 대차틀(22)에 장착되는 차축 조립체, 완충 장치, 제동 장치(92; 도 3 참고), 견인 모터(24), 기어 박스(26) 등을 포함한다.

견인 모터(24)는 집전기를 통하여 공급받은 전기 에너지에 의하여 철도 차량(10)이 선로 상에서 움직이도록 하는 동력을 생성한다. 집전기는 철도 차량(10)의 위에 설치된 전차선(electric car line)에 연결되어 전차선으로부터 전기 에너지를 공급받는다. 상기 전차선은 철도 차량(10), 선로와 함께 전기회로를 형성할 수 있다. 상기 집전기와 철도 차량(10) 사이에는 회로 차단기가 장착되어 과전류로부터 철도 차량(10) 내의 회로를 보호할 수 있다.

기어 박스(26)는 서로 치합된 복수개의 기어들을 포함하고, 견인 모터(24)에서 생성된 동력을 기어비에 따라 변환하고 변환된 동력을 차축 조립체를 통해 휠(32)에 전달한다.

차축 조립체는 차축(30)을 포함한다. 차축(30)은 동력원(예를 들어, 견인 모터(24) 등)에 연결되어 있으며, 동력원으로부터 동력을 전달받아 회전한다.

상기 동력원과 차축(30) 사이에는 기어 박스(26)가 배치될 수 있다. 상기 기어 박스(26)는 동력원의 동력의 회전속도를 변화시키고, 회전속도가 변화된 동력을 상기 차축(30)에 전달한다.

상기 차축(30)의 양 측부에는 휠(32)이 고정적으로 장착된다. 휠(32)은 압입, 용접, 스플라인 등 다양한 방법으로 차축(30)에 고정될 수 있다. 상기 각 휠(32)은 선로 상에서 회전 가능하다. 동력원의 동력을 전달받아 차축(30)이 회전하면 휠(32)은 선로 상에서 회전한다. 이에 따라, 철도 차량(10)이 이동할 수 있다.

상기 차축(30)의 양 단부에는 베어링이 장착되어 있다. 상기 각 베어링은 상기 차축(30)을 차체에 대하여 회전 가능하게 지지한다.

상기 베어링에는 휠 센서 모듈(40)이 장착되어 휠(32)의 회전 속도 및 3방향 가속도, 즉 휠(32)의 진동을 측정할 수 있다. 여기서, 3방향 가속도는 선로에 평행한 길이 방향 가속도와, 상기 길이 방향에 수직이고 중력 가속도의 방향에 평행한 수직 방향 가속도와, 상기 길이 방향과 수직 방향에 모두 수직인 횡방향 가속도를 포함한다.

상기 기어 박스(26)에는 기어 박스 센서 모듈(42)이 장착될 수 있으며, 상기 기어 박스 센서 모듈(42)은 상기 복수개의 기어의 회전속도 및 3방향 가속도를 검출하도록 되어 있다.

상기 견인 모터(24)에는 견인 모터 센서 모듈(44)이 장착될 수 있으며, 상기 견인 모터 센서 모듈(44)은 견인 모터(24)의 모터축의 회전속도, 견인 모터(24)의 3방향 가속도 및/또는 견인 모터(24) 내부의 온도를 검출하도록 되어 있다.

상기 대차틀(22)에는 대차 센서 모듈(46)이 장착될 수 있으며, 상기 대차 센서 모듈(46)은 대차(20)의 3방향 가속도를 검출하도록 되어 있다.

상기 대차(20)는 대차 모니터링 시스템(50)을 더 포함한다. 상기 대차 모니터링 시스템(50)은 휠 센서 모듈(40), 기어 박스 센서 모듈(42), 견인 모터 센서 모듈(44), 그리고 대차 센서 모듈(46)에 전기적으로 또는 통신적으로 연결되어 휠 센서 모듈(40), 기어 박스 센서 모듈(42), 견인 모터 센서 모듈(44), 그리고 대차 센서 모듈(46)에서 검출한 데이터를 수신한다. 또한, 상기 대차 모니터링 시스템(50)은 수신한 데이터를 기초로 대차(20)의 상태를 모니터링하도록 되어 있다. 이를 위하여, 상기 대차 모니터링 시스템(50)은 제어기를 포함하며, 상기 제어기는 메모리와 프로세서를 포함한다.

다시 도 1을 참고하면, 각 차량(12)에는 차량 모니터링 시스템(60)과 데이터베이스(62)를 더 포함한다.

차량 모니터링 시스템(60)은 각 차량(12)에 장착된 대차 모니터링 시스템(50) 및/또는 센서 모듈(40, 42, 44, 46)에 전기적으로 또는 통신적으로 연결되어 센서 모듈(40, 42, 44, 46)에서 검출한 데이터 및/또는 대차(20)의 상태를 수신한다. 차량 모니터링 시스템(60)은 상기 데이터 및 대차(20)의 상태를 기초로 각 차량(12)의 상태를 모니터링하도록 되어 있다.

데이터베이스(62)는 차량 모니터링 시스템(60)에 전기적으로 또는 통신적으로 연결되어 차량 모니터링 시스템(60)이 수신한 데이터 및/또는 대차(20)의 상태를 수신하여 저장하고, 차량 모니터링 시스템(60)이 모니터링한 각 차량(12)의 상태를 수신하여 저장할 수 있다.

한편, 상기 복수개의 차량(12) 중 하나(예를 들어, 최전방의 차량)는 기관실로 형성되고, 상기 기관실에는 철도 차량 중앙 제어 장치(66), 엣지 서버(64), 디스플레이(68) 및 통신 장치(70, 80)가 더 배치될 수 있다.

엣지 서버(64)는 철도 차량(10)을 구성하는 복수개의 차량(12)에 각각 배치된 차량 모니터링 시스템(60)으로부터 센서 모듈(40, 42, 44, 46)에서 검출한 데이터, 대차(20)의 상태 및/또는 차량(12)의 상태를 수신한다. 이를 위하여, 하나의 차량(12)은 이웃하는 다른 차량(12)과 연결 라인(61)을 통해 전기적으로 또는 통신적으로 연결되며, 차량 모니터링 시스템(60)은 상기 연결 라인(61)을 통하여 엣지 서버(64)로 데이터, 대차(20)의 상태 및/또는 차량(12)의 상태를 전송한다.

상기 엣지 서버(64)는 이에 연결된 통신 장치(70)와 통신 안테나(72)를 통하여 철도 차량(10)의 상태를 나타내는 데이터를 지상 서버(78)로 전송하고, 지상 서버(78)는 통신 장치(76)와 통신 안테나(72)를 통하여 엣지 서버(64)로부터 철도 차량(10)의 상태를 나타내는 데이터를 수신한다. 또한, 엣지 서버(64)는 통신 장치(80)와 통신 안테나(82)를 통하여 관제 센터(84)에 통신적으로 연결되어 관제 센터(84)로부터 철도 차량(10)의 운전과 관련된 제어 명령을 수신할 수 있다.

철도 차량 중앙 제어 장치(66)는 상기 엣지 서버(64)에 연결되어 철도 차량(10)의 상태와 관제 센터(84)의 제어 명령을 수신하고, 철도 차량(10)의 상태와 관제 센터(84)의 제어 명령에 기초하여 철도 차량(10)의 작동과 관련된 명령을 엣지 서버(64)에 전송할 수 있다.

디스플레이(68)는 상기 철도 차량 중앙 제어 장치(66)에 연결되며, 철도 차량(10)의 상태에 관한 정보를 디스플레이할 수 있다. 특히, 철도 차량(10)에 문제가 있는 경우, 해당 정보는 디스플레이(68)를 통해 운전자에게 알려질 수 있다. 운전자는 디스플레이(68)에 디스플레이된 정보를 기초로 철도 차량(10)의 작동을 제어하거나 관련 부품을 교체 및/또는 수리할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 시스템의 블록도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 시스템은 휠 센서 모듈(40), 대차 센서 모듈(46), 속도 센서(86), GPS(88), 제어기(90), 견인 모터(24), 제동 장치(92), 그리고 디스플레이(68)를 포함할 수 있다.

휠 센서 모듈(40)은 차축(30)의 단부의 베어링에 장착되며, 휠(32)의 회전 속도 및 3방향 가속도를 측정하고, 이에 대한 신호를 제어기(90)에 전송한다. 하나의 예에서, 두 개 이상의 휠 센서 모듈(40)이 철도 차량(10)의 길이 방향을 따라 서로 이격되어 장착될 수 있다.

대차 센서 모듈(46)은 대차틀(22)에 장착되며, 대차(20)의 3방향 가속도를 검출하고, 이에 대한 신호를 제어기(90)에 전송한다. 하나의 예에서, 두 개 이상의 대차 센서 모듈(46)이 철도 차량(10)의 길이 방향을 따라 서로 이격되어 장착될 수있다.

속도 센서(86)는 휠 센서 모듈(40)의 일부이거나 GPS(88)의 일부일 수 있다. 상기 속도 센서(86)는 철도 차량(10)의 속도를 검출하고, 이에 대한 신호를 제어기(90)에 전송한다.

GPS(88)는 철도 차량(10)의 위치를 검출하고, 이에 대한 신호를 제어기(90)에 전송한다.

제어기(90)는 휠 센서 모듈(40), 대차 센서 모듈(46), 속도 센서(86), 그리고 GPS(88)가 측정한 데이터를 수신하고, 상기 데이터를 기초로 철도 차량(10)의 탈선 임박 여부 및/또는 탈선 여부를 판단하며, 선로의 이상 여부를 판단하도록 되어 있다. 상기 데이터는 휠(32)의 횡방향 가속도 및 수직 방향 가속도, 대차(20)의 횡방향 가속도 및 수직 방향 가속도, 그리고 철도 차량(10)의 속도 및 위치를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다. 또한, 상기 데이터는 휠 센서 모듈(40)의 설치 간격과 대차 센서 모듈(46)의 설치 간격을 더 포함하며, 휠 센서 모듈(40)의 설치 간격과 대차 센서 모듈(46)의 설치 간격은 제어기(90)에 미리 저장되어 있다.

제어기(90)는 철도 차량(10)의 탈선 임박 여부, 탈선 여부 및/또는 선로의 이상 여부를 기초로 견인 모터(24), 제동 장치(92) 및/또는 디스플레이트(68)를 제어한다. 이를 위하여, 상기 제어기(90)는 대차 모니터링 시스템(50), 차량 모니터링 시스템(60), 엣지 서버(64), 그리고 철도 차량 중앙 제어 장치(66)에 포함된 제어기들 중 하나일 수 있다. 또한, 상기 제어기(90)는 설정된 프로그램에 의해 동작하는 하나 이상의 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시 예에 따른 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 방법의 각 단계를 수행하도록 프로그래밍된 것일 수 있다.

이하, 도 4 내지 도 7을 참고로, 본 발명의 실시 예에 따른 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 방법

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 방법의 흐롬도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 방법은 진단을 위한 데이터를 검출(S100 단계)함으로써 시작한다. 앞에서 설명한 바와 같이, 상기 데이터는 휠(32)의 횡방향 가속도 및 수직 방향 가속도, 대차(20)의 횡방향 가속도 및 수직 방향 가속도, 그리고 철도 차량(10)의 속도 및 위치를 포함할 수 있다. 또한, 상기 데이터는 휠 센서 모듈(40)의 설치 간격과 대차 센서 모듈(46)의 설치 간격을 더 포함할 수 있다.

S100 단계에서 데이터가 검출되면, 제어기(90)는 이상 데이터가 존재하는지 판단한다(S110). 여기서, 휠(32)의 횡방향 가속도, 휠(32)의 수직 방향 가속도, 대차(20)의 횡방향 가속도 및 대차(20)의 수직 방향 가속도 중 적어도 하나가 해당 가속도의 임계값 이상이면, 이상 데이터가 존재하는 것으로 판단할 수 있다. S110 단계는 선택적인 단계이며 제어기(90)는 S100 단계를 수행한 후, S110 단계를 수행하지 않고 바로 S120 단계를 진행할 수 있다.

S110 단계에서 이상 데이터가 존재하지 않으면, 제어기(90)는 철도 차량(10)의 탈선 가능성이 낮고 선로의 이상도 없는 것으로 판단하고, 본 발명의 실시 예에 따른 방법을 종료한다. S110 단계에서 이상 데이터가 존재하면, 제어기(90)는 철도 차량(10)의 탈선이 임박했는지 여부를 판단하고(S120), 철도 차량(10)이 탈선하였는지를 판단하며(S130), 철도 차량(10)이 위치한 선로의 이상 여부를 판단할 수 있다(S140). S120 단계 내지 S140 단계는 독립적이며, 제어기(90)는 S120 단계 내지 S140 단계를 반드시 도 4에 예시된 순서대로 수행하지 않을 수 있다. 또한, 제어기(90)는 S120 단계 내지 S140 단계 중 적어도 하나의 단계를 수행하지 않을 수 있다. 아래에서는 S120 단계 내지 S140 단계를 보다 상세히 설명한다.

도 5는 도 4의 S120 단계의 구체적인 흐름도이다.

도 5에 도시된 바와 같이 S120 단계가 시작되면, 제어기(90)는 대차(20)의 횡방향 가속도를 기초로 1차 탈선 임박 지수를 계산한다(S200). 예를 들어, 대차(20)의 횡방향 가속도가 제1설정 횡방향 가속도 이상인 상태가 제1시간 동안 지속되면, 제어기(90)는 1차 탈선 임박 지수가 1인 것으로 계산할 수 있다. 이와는 달리, 대차(20)의 횡방향 가속도가 제1설정 횡방향 가속도 미만이거나, 대차(20)의 횡방향 가속도가 제1설정 횡방향 가속도 이상인 상태가 제1시간 동안 지속되지 않으면, 제어기(90)는 1차 탈선 임박 지수가 0인 것으로 계산할 수 있다. 여기서, 제1설정 횡방향 가속도와 제1시간은 당업자에 의하여 미리 설정된 값이다.

유사하게, 제어기(90)는 휠(32)의 횡방향 가속도를 기초로 2차 탈선 임박 지수를 계산한다(S210). 예를 들어, 해당 대차(20)에 포함된 모든 휠(32)의 횡방향 가속도의 평균이 제2설정 횡방향 가속도 이상인 상태가 제2시간 동안 지속되면, 제어기(90)는 2차 탈선 임박 지수가 1인 것으로 계산할 수 있다. 이와는 달리, 해당 대차(20)에 포함된 모든 휠(32)의 횡방향 가속도의 평균이 제2설정 횡방향 가속도 미만이거나, 해당 대차(20)에 포함된 모든 휠(32)의 횡방향 가속도의 평균이 제2설정 횡방향 가속도 이상인 상태가 제2시간 동안 지속되지 않으면, 제어기(90)는 2차 탈선 임박 지수가 0인 것으로 계산할 수 있다. 여기서, 제2설정 횡방향 가속도와 제2시간은 당업자에 의하여 미리 설정된 값이다.

1차 탈선 임박 지수와 2차 탈선 임박 지수가 계산되면, 제어기(90)는 1차 탈선 임박 지수와 2차 탈선 임박 지수를 기초로 최종 탈선 임박 지수를 계산한다(S220). 최종 탈선 임박 지수는 다음의 식으로부터 계산될 수 있다.

최종 탈선 임박 지수 = 1차 탈선 임박 지수 * 1차 탈선 임박 비중 계수 + 2차 탈선 임박 지수 * 2차 탈선 임박 비중 계수

여기서, 1차 탈선 임박 비중 계수와 2차 탈선 임박 비중 계수는 각각 0과 1 사이의 값이며, 1차 탈선 임박 비중 계수와 2차 탈선 임박 비중 계수의 합은 1일 수 있다.

제어기(90)는 최종 탈선 임박 지수가 탈선 임박 임계값 이상인지를 판단한다(S230). 탈선 임박 임계값은 실험 또는 경험을 통해 미리 설정되며, 예를 들어 0.5일 수 있다. 그러나, 탈선 임박 임계값은 0.5에 한정되지 아니한다.

S230 단계에서 최종 탈선 임박 지수가 탈선 임박 임계값 미만이면, 제어기(90)는 탈선이 임박하지 않은 것으로 판단하고, S120 단계를 종료한다. 이와는 달리, S230 단계에서 최종 탈선 임박 지수가 탈선 임박 임계값 이상이면, 제어기(90)는 탈선이 임박한 것으로 판단한다. 또한, 탈선이 임박한 것으로 판단하면, 제어기(90)는 견인 모터(24) 및/또는 제동 장치(92)를 제어하여 철도 차량(10)을 감속하거나 디스플레이(68)에 탈선이 임박하였다는 표시를 디스플레이하여 운전자에게 경고할 수 있다. 운전자는 디스플레이(68)에 표시된 경고를 기초로 철도 차량(10)을 감속하도록 견인 모터(24) 및/또는 제동 장치(92)를 수동으로 제어할 수 있다. 그 후, 제어기(90)는 S120 단계를 종료한다.

도 6은 도 4의 S130 단계의 구체적인 흐름도이다.

앞에서 설명한 바와 같이, S120 단계 내지 S140 단계는 서로 독립적이므로, S130 단계는 S120 단계에서 판단되는 탈선 임박 여부와는 무관하게 수행될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이 S130 단계가 시작되면, 제어기(90)는 대차(20)의 수직 방향 가속도를 기초로 1차 탈선 지수를 계산한다(S300). 예를 들어, 대차(20)의 수직 방향 가속도가 제1설정 수직 방향 가속도 이상인 상태가 제1설정 횟수 반복되면, 제어기(90)는 1차 탈선 지수가 1인 것으로 계산할 수 있다. 여기서, 제1설정 횟수는 2회 또는 3회일 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다. 이와는 달리, 대차(20)의 수직 방향 가속도가 제1설정 수직 방향 가속도 미만이거나, 대차(20)의 수직 방향 가속도가 제1설정 수직 방향 가속도 이상인 상태가 제1설정 횟수만큼 반복되지 않으면, 제어기(90)는 1차 탈선 지수가 0인 것으로 계산할 수 있다. 여기서, 제1설정 수직 방향 가속도와 제1설정 횟수는 당업자에 의하여 미리 설정된 값이다.

유사하게, 제어기(90)는 휠(32)의 수직 방향 가속도를 기초로 2차 탈선 지수를 계산한다(S310). 예를 들어, 해당 대차(20)에 포함된 2개 이상의 휠(32)의 수직 방향 가속도가 각각 제2설정 수직 방향 가속도 이상인 상태가 제2설정 횟수 반복되면, 제어기(90)는 2차 탈선 지수가 1인 것으로 계산할 수 있다. 여기서, 제2설정 횟수는 2회 또는 3회일 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다. 이와는 달리, 해당 대차(20)에 포함된 2개 이상의 휠(32)의 수직 방향 가속도가 모두 제2설정 수직 방향 가속도 미만이거나, 해당 대차(20)에 포함된 2개 이상의 휠(32)의 수직 방향 가속도가 각각 제2설정 수직 방향 가속도 이상인 상태가 제2설정 횟수만큼 반복되지 않으면, 제어기(90)는 2차 탈선 지수가 0인 것으로 계산할 수 있다. 여기서, 제2설정 수직 방향 가속도와 제2설정 횟수는 당업자에 의하여 미리 설정된 값이다.

1차 탈선 지수와 2차 탈선 지수가 계산되면, 제어기(90)는 1차 탈선 지수와 2차 탈선 지수를 기초로 최종 탈선 지수를 계산한다(S320). 최종 탈선 지수는 다음의 식으로부터 계산될 수 있다.

최종 탈선 지수 = 1차 탈선 지수 * 1차 탈선 비중 계수 + 2차 탈선 지수 * 2차 탈선 비중 계수

여기서, 1차 탈선 비중 계수와 2차 탈선 비중 계수는 각각 0과 1 사이의 값이며, 1차 탈선 비중 계수와 2차 탈선 비중 계수의 합은 1일 수 있다.

제어기(90)는 최종 탈선 지수가 탈선 임계값 이상인지를 판단한다(S330). 탈선 임계값은 실험 또는 경험을 통해 미리 설정되며, 예를 들어 0.5일 수 있다. 그러나, 탈선 임계값은 0.5에 한정되지 아니한다.

S330 단계에서 최종 탈선 지수가 탈선 임계값 미만이면, 제어기(90)는 탈선이 발생하지 않은 것으로 판단하고, S130 단계를 종료한다. 이와는 달리, S330 단계에서 최종 탈선 지수가 탈선 임계값 이상이면, 제어기(90)는 탈선이 발생한 것으로 판단한다. 또한, 탈선이 발생한 것으로 판단하면, 제어기(90)는 견인 모터(24) 및/또는 제동 장치(92)를 제어하여 철도 차량(10)을 제동하거나 디스플레이(68)에 철도 차량(10)이 탈선되었다는 표시를 디스플레이하여 운전자에게 경고할 수 있다. 운전자는 디스플레이(68)에 표시된 경고를 기초로 철도 차량(10)을 제동하도록 견인 모터(24) 및/또는 제동 장치(92)를 수동으로 제어할 수 있다. 그 후, 제어기(90)는 S130 단계를 종료한다.

도 7은 도 4의 S140 단계의 구체적인 흐름도이다.

앞에서 설명한 바와 같이, S120 단계 내지 S140 단계는 서로 독립적이므로, S140 단계는 S120 단계에서 판단되는 탈선 임박 여부 및/또는 S130 단계에서 판단되는 탈선 여부와는 무관하게 수행될 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이 S140 단계가 시작되면, 제어기(90)는 대차(20)의 수직 방향 가속도 또는 횡방향 가속도를 기초로 1차 선로 이상 지수를 계산한다(S400). 예를 들어, 1차 선로 이상 지수는 철도 차량(10)의 길이 방향을 따라 이격된 두 개의 대차(20)의 수직 방향 가속도 또는 횡방향 가속도가 모두 제3설정 수직 방향 가속도 또는 제3설정 횡방향 가속도 이상인 제1이상 신호를 해당 대차들(20)의 대차 센서 모듈들(46)이 검출하였고, 상기 대차 센서 모듈들(46)이 제1이상 신호를 검출한 시점들의 차와, 두 개의 대차 센서 모듈들(46) 사이의 거리를 철도 차량(10)의 속도로 나눈 값의 일치 여부에 따라 계산될 수 있다. 여기서, 제3설정 수직 방향 가속도와 제3설정 횡방향 가속도는 당업자에 의하여 미리 설정된 값이다. 예를 들어, 상기 대차 센서 모듈들(46)이 제1이상 신호를 검출한 시점들의 차가 두 개의 대차 센서 모듈들(46) 사이의 거리를 철도 차량(10)의 속도로 나눈 값과 완전히 일치하면 1차 선로 이상 지수는 1일 수 있고, 상기 대차 센서 모듈들(46)이 제1이상 신호를 검출한 시점들의 차와, 두 개의 대차 센서 모듈들(46) 사이의 거리를 철도 차량(10)의 속도로 나눈 값 사이의 차를 제1이상 신호를 검출한 시점들의 차로 나눈 값이 0.5이면, 1차 선로 이상 지수는 0.5일 수 있다. 그러나, 1차 선로 이상 지수를 계산하는 방법은 이에 한정되지 않는다.

유사하게, 제어기(90)는 휠(32)의 수직 방향 가속도 또는 횡방향 가속도를 기초로 2차 선로 이상 지수를 계산한다(S410). 예를 들어, 2차 선로 이상 지수는 철도 차량(10)의 길이 방향을 따라 이격된 두 개의 휠(32)의 수직 방향 가속도 또는 횡방향 가속도가 모두 제4설정 수직 방향 가속도 또는 제4설정 횡방향 가속도 이상인 제2이상 신호를 해당 휠들(32)의 휠 센서 모듈들(40)이 검출하였고, 상기 휠 센서 모듈들(40)이 제2이상 신호를 검출한 시점들의 차와, 두 개의 휠 센서 모듈들(40) 사이의 거리를 철도 차량(10)의 속도로 나눈 값의 일치 여부에 따라 계산될 수 있다. 여기서, 제4설정 수직 방향 가속도와 제4설정 횡방향 가속도는 당업자에 의하여 미리 설정된 값이다. 예를 들어, 상기 휠 센서 모듈들(40)이 제2이상 신호를 검출한 시점들의 차가 두 개의 휠 센서 모듈들(40) 사이의 거리를 철도 차량(10)의 속도로 나눈 값과 완전히 일치하면 2차 선로 이상 지수는 1일 수 있고, 상기 휠 센서 모듈들(40)이 제2이상 신호를 검출한 시점들의 차와, 두 개의 휠 센서 모듈들(40) 사이의 거리를 철도 차량(10)의 속도로 나눈 값 사이의 차를 제2이상 신호를 검출한 시점들의 차로 나눈 값이 0.5이면, 2차 선로 이상 지수는 0.5일 수 있다. 그러나, 2차 선로 이상 지수를 계산하는 방법은 이에 한정되지 않는다.

1차 선로 이상 지수와 2차 선로 이상 지수가 계산되면, 제어기(90)는 1차 선로 이상 지수와 2차 선로 이상 지수를 기초로 최종 선로 이상 지수를 계산한다(S420). 최종 선로 이상 지수는 다음의 식으로부터 계산될 수 있다.

최종 선로 이상 지수 = 1차 선로 이상 지수 * 1차 선로 이상 비중 계수 + 2차 선로 이상 지수 * 2차 선로 이상 비중 계수

여기서, 1차 선로 이상 비중 계수와 2차 선로 이상 비중 계수는 각각 0과 1 사이의 값이며, 1차 선로 이상 비중 계수와 2차 선로 이상 비중 계수의 합은 1일 수 있다.

제어기(90)는 최종 선로 이상 지수가 선로 이상 임계값 이상인지를 판단한다(S430). 선로 이상 임계값은 실험 또는 경험을 통해 미리 설정되며, 예를 들어 0.5일 수 있다. 그러나, 선로 이상 임계값은 0.5에 한정되지 아니한다.

S430 단계에서 최종 선로 이상 지수가 선로 이상 임계값 미만이면, 제어기(90)는 선로 이상이 발생하지 않은 것으로 판단하고, S140 단계를 종료한다. 이와는 달리, S430 단계에서 최종 선로 이상 지수가 선로 이상 임계값 이상이면, 제어기(90)는 선로 이상이 발생한 것으로 판단한다. 또한, 선로 이상이 발생한 것으로 판단하면, 제어기(90)는 GPS(88)에서 검출한 철도 차량(10)의 위치를 기초로 선로 이상이 발생한 위치를 계산하고, 선로 이상이 발생한 사실과 선로 이상이 발생한 위치를 대차 모니터링 시스템(50), 차량 모니터링 시스템(60), 엣지 서버(64), 철도 차량 중앙 제어 장치(66), 그리고 지상 서버(78) 중 적어도 하나에 보고할 수 있다. 선로 정비사는 상기 보고를 기초로 이상이 발생한 선로를 수리하거나 교체할 수 있다. 또한, 제어기(90)는 선로 이상이 발생한 사실과 선로 이상이 발생한 위치를 디스플레이(68)에 디스플레이하여 운전자에게 경고할 수 있다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

Claims (13)

1. 휠 센서 모듈에 의하여 휠의 횡방향 가속도 및 수직 방향 가속도와, 대차 센서 모듈에 의하여 대차의 횡방향 가속도 및 수직 방향 가속도를 포함하는 데이터를 검출하는 단계;
   제어기에 의하여, 대차의 횡방향 가속도와 휠의 횡방향 가속도를 기초로 탈선 임박 여부를 판단하는 단계;
   제어기에 의하여, 대차의 수직 방향 가속도와 휠의 수직 방향 가속도를 기초로 탈선 여부를 판단하는 단계;
   탈선이 임박한 것으로 판단하는 것에 반응하여, 제어기에 의하여 철도 차량을 감속하는 단계; 그리고
   탈선이 발생한 것으로 판단하는 것에 반응하여, 제어기에 의하여 철도 차량을 제동하는 단계;
   를 포함하는 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 방법.
2. 제1항에 있어서,
   탈선 임박 여부를 판단하는 단계는
   대차의 횡방향 가속도를 기초로 1차 탈선 임박 지수를 계산하는 단계;
   휠의 횡방향 가속도를 기초로 2차 탈선 임박 지수를 계산하는 단계;
   1차 탈선 임박 지수와 2차 탈선 임박 지수를 기초로 최종 탈선 임박 지수를 계산하는 단계;
   최종 탈선 임박 지수를 탈선 임박 임계값과 비교하는 단계; 그리고
   최종 탈선 임박 지수가 탈선 임박 임계값 이상이라는 판단에 반응하여, 탈선이 임박한 것으로 판단하는 단계;
   를 포함하는 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 방법.
3. 제2항에 있어서,
   1차 탈선 임박 지수는 대차의 횡방향 가속도가 제1설정 횡방향 가속도 이상인 상태가 제1시간 동안 지속되는지 여부를 기초로 계산되고,
   2차 탈선 임박 지수는 해당 대차에 포함된 모든 휠의 횡방향 가속도의 평균이 제2설정 횡방향 가속도 이상인 상태가 제2시간 동안 지속되는지 여부를 기초로 계산되는 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 방법.
4. 제2항에 있어서,
   최종 탈선 임박 지수는 1차 탈선 임박 지수와 1차 탈선 임박 비중 계수의 곱 및 2차 탈선 임박 지수와 2차 탈선 임박 비중 계수의 곱의 합으로 계산되며,
   1차 탈선 임박 비중 계수와 2차 탈선 임박 비중 계수는 각각 0과 1 사이의 값이며, 1차 탈선 임박 비중 계수와 2차 탈선 임박 비중 계수의 합은 1인 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 방법.
5. 제1항에 있어서,
   탈선 여부를 판단하는 단계는
   대차의 수직 방향 가속도를 기초로 1차 탈선 지수를 계산하는 단계;
   휠의 수직 방향 가속도를 기초로 2차 탈선 지수를 계산하는 단계;
   1차 탈선 지수와 2차 탈선 지수를 기초로 최종 탈선 지수를 계산하는 단계;
   최종 탈선 지수를 탈선 임계값과 비교하는 단계; 그리고
   최종 탈선 지수가 탈선 임계값 이상이라는 판단에 반응하여, 탈선이 발생한 것으로 판단하는 단계;
   를 포함하는 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 방법.
6. 제5항에 있어서,
   1차 탈선 지수는 대차의 수직 방향 가속도가 제1설정 수직 방향 가속도 이상인 상태가 제1설정 횟수 반복되는지 여부를 기초로 계산되고,
   2차 탈선 지수는 해당 대차에 포함된 두 개 이상의 휠의 수직 방향 가속도가 각각 제2설정 수직 방향 가속도 이상인 상태가 제2설정 횟수 반복되는지 여부를 기초로 계산되는 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 방법.
7. 제5항에 있어서,
   최종 탈선 지수는 1차 탈선 지수와 1차 탈선 비중 계수의 곱 및 2차 탈선 지수와 2차 탈선 비중 계수의 곱의 합으로 계산되며,
   1차 탈선 비중 계수와 2차 탈선 비중 계수는 각각 0과 1 사이의 값이며, 1차 탈선 비중 계수와 2차 탈선 비중 계수의 합은 1인 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 방법.
8. 제1항에 있어서,
   상기 데이터는 휠 센서 모듈의 설치 간격, 대차 센서 모듈의 설치 간격, 철도 차량의 속도 및 위치를 포함하며,
   상기 방법은, 제어기에 의하여, 대차의 횡방향 가속도 또는 수직 방향 가속도와, 휠의 횡방향 가속도 또는 수직 방향 가속도를 기초로 선로의 이상 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 방법.
9. 제8항에 있어서,
   선로의 이상 여부를 판단하는 단계는
   대차의 수직 방향 가속도 또는 횡방향 가속도를 기초로 1차 선로 이상 지수를 계산하는 단계;
   휠의 수직 방향 가속도 또는 횡방향 가속도를 기초로 2차 선로 이상 지수를 계산하는 단계;
   1차 선로 이상 지수와 2차 선로 이상 지수를 기초로 최종 선로 이상 지수를 계산하는 단계;
   최종 선로 이상 지수를 선로 이상 임계값과 비교하는 단계; 그리고
   최종 선로 이상 지수가 선로 이상 임계값 이상이라는 판단에 반응하여, 선로의 이상이 발생한 것으로 판단하는 단계;
   를 포함하는 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 방법.
10. 제9항에 있어서,
    1차 선로 이상 지수는 철도 차량의 길이 방향을 따라 이격된 두 개의 대차의 수직 방향 가속도 또는 횡방향 가속도가 모두 제3설정 수직 방향 가속도 또는 제3설정 횡방향 가속도 이상인 제1이상 신호를 해당 대차들의 대차 센서 모듈들이 검출하였고, 상기 대차 센서 모듈들이 제1이상 신호를 검출한 시점들의 차와, 두 개의 대차 센서 모듈들 사이의 거리를 철도 차량의 속도로 나눈 값의 일치 여부에 따라 계산되고,
    2차 선로 이상 지수는 철도 차량의 길이 방향을 따라 이격된 두 개의 휠의 수직 방향 가속도 또는 횡방향 가속도가 모두 제4설정 수직 방향 가속도 또는 제4설정 횡방향 가속도 이상인 제2이상 신호를 해당 휠들의 휠 센서 모듈들이 검출하였고, 상기 휠 센서 모듈들이 제2이상 신호를 검출한 시점들의 차와, 두 개의 휠 센서 모듈들 사이의 거리를 철도 차량의 속도로 나눈 값의 일치 여부에 따라 계산되는 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 방법.
11. 제9항에 있어서,
    최종 선로 이상 지수는 1차 선로 이상 지수와 1차 선로 이상 비중 계수의 곱 및 2차 선로 이상 지수와 2차 선로 이상 비중 계수의 곱의 합으로 계산되며,
    1차 선로 이상 비중 계수와 2차 선로 이상 비중 계수는 각각 0과 1 사이의 값이고, 1차 선로 이상 비중 계수와 2차 선로 이상 비중 계수의 합은 1인 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 방법.
12. 제8항에 있어서,
    상기 방법은 선로의 이상이 발생한 것으로 판단하는 것에 반응하여, 제어기에 의하여, 선로의 이상이 발생한 사실과 선로 이상이 발생한 위치를 보고하는 단계를 더 포함하는 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 방법.
13. 철도 차량의 길이 방향을 따라 서로 이격되어 설치되고, 휠의 횡방향 가속도 및 수직 방향 가속도를 검출하도록 된 적어도 두 개의 휠 센서 모듈;
    철도 차량의 길이 방향을 따라 서로 이격되어 설치되고, 대차의 횡방향 가속도 및 수직 방향 가속도를 검출하도록 된 적어도 두 개의 대차 센서 모듈;
    철도 차량의 속도를 검출하도록 된 속도 센서;
    철도 차량의 위치를 검출하도록 된 GPS; 그리고
    적어도 두 개의 휠 센서 모듈, 두 개의 대차 센서 모듈, 속도 센서, 그리고 GPS로부터 데이터를 수신하고, 상기 데이터를 기초로 철도 차량의 탈선 임박 여부, 철도 차량의 탈선 여부 또는 선로 이상 여부를 판단하며, 판단 결과에 따라 철도 차량을 감속 또는 제동하고 상기 판단 결과를 디스플레이에 디스플레이하도록 된 제어기;
    를 포함하며,
    상기 제어기는 제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 따른 방법을 실행하도록 된 철도 차량의 탈선을 진단하고 선로를 진단하는 시스템.