자기유도 기반 철도차량간 거리감지시스템

Abstract

본 논문에서는 자기유도 원리를 이용하여 선행차량과 후행차량간 거리를 감지하여 열차추돌사고를 방지할 수있는 자기유도 기반 철도차량간 거리감지 시스템을 제안한다. 제안하는 거리감지 시스템은 선로를 주행하는 모든 철도 차량에 광범위하게 적용할 수 있으며, 현행 철도차량에 적용중인 궤도회로, ATC(Auto Train Control) & ATS(Auto Train Stop) 및 CBTC(Communication Based Train Control) 시스템과 독립적으로 구동할 수 있다. 차량이 주행하는 선로와 철도에 설치된 송수신부간 자기결합 k을 최대화하기 위해, U자 형상의 다이폴 코일구조 송수신부를 차량에 적용 하였고, 선로와 차축으로 구성되는 폐회로에 의해 발생되는 자기장이 수신부에 쇄교되도록 송수신부를 배치하였다. 본논문에서는 Finite-Element-Method (FEM) 기반 Maxwell 3D 시뮬레이션을 이용하여 제안하는 시스템의 기본 성능검증을 수행하였고, 전행차량 및 후행차량간 거리가 가까워질수록 후행차량 전방에 설치된 수신부의 인가전압이 점점 상승 함을 시뮬레이션을 통해 검증하였다. 시뮬레이션 결과, 6.810 -3 (m 3 )크기의 송수신부 코일 이용시, 10 m거리에서는 약12.5 V, 100 m거리에서는 약 1.6 V 수준의 출력전압이 수신부에 인가됨을 확인하였다.

In order to sense the distance between a leading train and a lagging train driving through a railroad track and prevent a rear-ender, a distance sensing system between trains, which adopts the magnetic induction method, is newly proposed in this paper. The proposed system can be adopted by all railroad systems having a conventional railroad track, and utilized independently together with a track circuit, ATC (Auto Train Control), ATS (Auto Train Stop), and CBTC (Communication Based Train Control), which systems are currently used to detect the positions of trains. To increase the magnetic coupling between Tx (Transmitter) & Rx (Receiver) coils and the railroad track, U-shaped dipole coils for Tx and Rx are used. Such Tx & Rx coils can be installed easily in the train so that the magnetic field generated from the track can be highly linked to the Rx coil. In this paper, the feasibility of the proposed system was verified using a Maxwell 3D simulation tool; results showed that the induced voltage in the Rx coil increases when the distance between trains decreases. As a result, 12.5V and 1.6V load voltages were obtained for d 12 = 10 m and 100 m, respectively, when the size of 6.810 -3 (m 3 ) for the Tx and Rx coils is adopted.