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WO2024158092A1 - 도플러 효과 기반 주파수 변동 특성을 이용한 레일의 결함 위치 추정 시스템 및 레일의 결함 위치 추정 방법 - Google Patents

도플러 효과 기반 주파수 변동 특성을 이용한 레일의 결함 위치 추정 시스템 및 레일의 결함 위치 추정 방법 Download PDF

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railway rail
railway
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    • G06V10/70—Arrangements for image or video recognition or understanding using pattern recognition or machine learning
    • G06V10/764—Arrangements for image or video recognition or understanding using pattern recognition or machine learning using classification, e.g. of video objects

Definitions

  • This application relates to a rail defect location estimation system and a rail defect location estimation method. More specifically, it determines whether a railroad rail is defective from an image of the railroad rail and uses laser frequency variation characteristics based on the Doppler effect. It is related to a system that calculates the instantaneous speed and moving distance for each cycle of the train and calculates whether there is a defect in the railway rail and the location of the defect.
  • the method of using a measuring instrument has a structure in which a graduated measuring instrument is attached to the upper part of the measuring instrument body.
  • the unit of measurement is mm, and individual errors occur during visual measurement, resulting in low precision and excessive measurement manpower and measurement time.
  • errors in measured values occurred due to mechanical instability in which the measuring instrument was not firmly mounted vertically on the rail.
  • it was difficult to utilize because the measuring position of the defect was fixed at a constant level, and when measuring the wear amount of rails with different shapes or different specifications, it was inconvenient to provide various measuring instruments to suit them. It had problems in terms of cost and cost.
  • the method using ultrasonic waves fires ultrasonic pulses into the rail, detects the presence or absence of defects or types of defects on the rail by reflected ultrasonic waves, and mounts them on a train to measure wear while driving.
  • the exact degree of wear is not possible.
  • an auxiliary measuring device had to be used for measurement.
  • the probe moved beyond the center of the rail head, or ultrasonic waves abnormally penetrated the rail, making precise inspection difficult. In sharp curved sections, noise generated by friction between the rail and wheel was heard. There were cases where the frequency of the ultrasonic waves used to measure defects was the same, causing errors.
  • the technical problem that this application seeks to solve is to provide a method for estimating the location of defects in railway rails with high accuracy.
  • Another technical problem that this application seeks to solve is to provide a method of accurately deriving the instantaneous speed and moving distance for each cycle of a railroad moving on railroad rails.
  • Another technical problem that this application seeks to solve is to provide a method of easily determining whether a railway rail is defective using a captured image.
  • Another technical problem that this application seeks to solve is to provide a method of accurately determining whether there are defects in railway rails by minimizing camera shake.
  • Another technical problem that this application seeks to solve is to provide a method for easily estimating the location of defects in railway rails.
  • Another technical problem that this application seeks to solve is to provide a method of quickly and accurately determining defects in railway rails.
  • this application provides a railway rail defect location estimation system.
  • a system installed on a train moving along a railway rail to estimate the defect location of the railway rail includes an image capture unit that captures an image of the railway rail, and the railway rail captured by the image capture unit.
  • An image processing unit that determines whether the railway rail is defective from the image, a laser measuring unit that irradiates a laser at an angle to the surface of the railway rail at a regular interval toward the railway rail, and then receives the laser reflected by the railway rail.
  • an integrated control unit that matches the image of the railway rail and the location of the train, wherein the integrated control unit derives the instantaneous speed of the train for each cycle using the change in frequency of the laser received from the laser measurement unit, and , a speed and moving distance calculation unit that calculates the moving distance by cycle of the train from the instantaneous speed of the train, and the position of the train by cycle using the moving distance by cycle of the train calculated through the speed and moving distance calculation unit.
  • a train position storage unit that calculates and stores the train position, and a defect location estimation unit that estimates the defect location of the railway rail when it is determined that there is a defect on the railway rail through the image processing unit, wherein the defect location estimation unit includes: A first point which is the position of the train in the cycle immediately before the point at which it was determined that there was a defect on the railway rail, and a second point which was the position of the train in the cycle immediately after the point at which it was determined that there was a defect on the railway rail. It may include deriving and estimating the defect location of the railway rail as a section between the first point and the second point.
  • the laser measuring unit includes a first laser measuring unit and a second laser measuring unit, and the first laser measuring unit and the second laser measuring unit may include intersecting irradiation toward the railway rail. there is.
  • the image processing unit includes a camera that outputs an image signal of the railroad rail, a connecting member connecting the camera and the train, and an anti-shake pad formed on the connecting member to prevent the camera from shaking.
  • the anti-shake pad a first anti-shake pad in which a ceramic layer and a flexible polymer layer are alternately laminated in a first direction perpendicular to the longitudinal direction of the railway rail, and a ceramic layer and a flexible polymer layer are It may include second anti-shake pads alternately stacked in the longitudinal direction of the rail and in a second direction perpendicular to the first direction.
  • this application provides a method for estimating the location of railway rail defects.
  • a method for estimating the location of a defect in a railway rail includes an image capturing step of capturing an image of the railway rail, an image processing step of determining whether the railway rail is defective from the captured image of the railway rail, and the railway rail.
  • the integrated control step includes deriving the instantaneous speed of the train for each cycle using the frequency change of the received laser, and calculating the moving distance for each cycle of the train from the instantaneous speed of the train.
  • the train position storage step of calculating and storing the position of the train by cycle using the calculated moving distance of the train by cycle, and the image processing step.
  • a defect position estimation step of estimating a defect position in the railway rail wherein the defect position estimation step includes: a first point that is the position of the train in the period immediately preceding the point in time at which it is determined that there is a defect on the railway rail; A second point, which is the location of the train, is derived in the period immediately after the point at which it is determined that there is a defect in the railway rail, and the defective position of the railway rail is estimated as a section between the first point and the second point. It may include:
  • the image processing step includes receiving a captured image of the railway rail, classifying the railway rail using a classification algorithm from the received image of the railway rail, and classifying the railway rail as the railway rail. It may include learning the classification algorithm from an image, and applying a deep learning model to the image classified as a railroad rail to determine whether the railroad rail is defective.
  • the instantaneous speed of the train for each cycle is derived using the frequency change of the laser received from the laser measuring unit, and the train's movement for each cycle is calculated from the instantaneous speed of the train.
  • a speed and moving distance calculating unit that calculates the distance
  • a train position storage unit that calculates and stores the position of the train by cycle using the moving distance of the train by cycle calculated through the speed and moving distance calculating unit, and an image processing unit.
  • a defect location estimation unit that estimates a defect location in the railway rail when it is determined that there is a defect in the railway rail.
  • a first point which is the position of the train in the cycle
  • a second point which is the position of the train in the cycle immediately after the time when it is determined that there is a defect on the railway rail, are derived, and the defective position of the railway rail is derived from the first point. It may include estimating a section between a point and the second point.
  • the laser measuring unit may include a first laser measuring unit and a second laser measuring unit, and the first laser measuring unit and the second laser measuring unit may intersect and irradiate toward the railroad rail.
  • the location of defects in the railway rail can be accurately estimated, shortening the time to find defects in the railway rail.
  • the image processing unit is formed on a camera that outputs an image signal of the railway rail, a connection member connecting the camera and the train, and the connection member.
  • An anti-shake pad that prevents the camera from shaking wherein the anti-shake pad includes a first anti-shake pad in which ceramic layers and flexible polymer layers are alternately stacked in a first direction perpendicular to the railway rail, and a ceramic layer and Flexible polymer layers may include second anti-shake pads alternately stacked on the railway rail and in a second direction perpendicular to the first direction.
  • the railway rail defect location estimation method includes an image capturing step of taking an image of the railroad rail, an image processing step of determining whether the railroad rail is defective from the captured image of the railroad rail, and the After irradiating the laser at an angle to the surface of the railroad rail, a laser measurement step of receiving the laser reflected by the railroad rail, and an integrated control step of matching the image of the railroad rail and the position of the train. .
  • the image processing step includes receiving a captured image of the railway rail, classifying the railway rail using a classification algorithm from the received image of the railway rail, and classifying the railway rail from the image classified as the railway rail. It may include the step of learning, and applying a deep learning model to the image classified as the railroad rail to determine whether the railroad rail is defective.
  • FIGS. 1 and 2 are diagrams for explaining a method of estimating a defect location in a railroad rail according to an embodiment of the present application.
  • Figure 3 is a cross-sectional view illustrating a train moving on railway rails in a system for estimating the location of defects in railway rails according to an embodiment of the present application.
  • Figure 4 is a diagram for explaining a system for estimating the location of a defect in a railroad rail according to an embodiment of the present application.
  • Figure 5 is a diagram for explaining the image capture unit of the railway rail defect location estimation system according to an embodiment of the present application.
  • Figures 6 and 7 are diagrams for explaining the anti-shake pad of the railway rail defect location estimation system according to an embodiment of the present application.
  • Figure 8 is a diagram for explaining the laser measurement unit of the railway rail defect location estimation system according to an embodiment of the present application.
  • Figure 9 is a flowchart for explaining the step of matching the image of the railroad rail and the location of the train in the method of estimating the location of a defect in the railroad rail according to an embodiment of the present application.
  • FIGS. 10 and 11 are diagrams for explaining the defect location estimation step in the method for estimating the defect location of a railroad rail according to an embodiment of the present application.
  • Figure 12 is a diagram for explaining the laser measurement unit of the system for estimating the location of defects in railway rails according to the first modified example of the present application.
  • Figure 13 is a diagram for explaining the defect depth and size analysis unit of the system for estimating the defect location of railroad rail according to the second modified example of the present application.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating the primary scanning of a portion of the railroad rail by the radiation irradiation unit of the system for estimating the location of defects in the railroad rail according to the second modified example of the present application.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating secondary scanning of a portion of the railroad rail by the radiation irradiation unit of the system for estimating the location of defects in the railroad rail according to the second modified example of the present application.
  • Figure 16 (a) is a diagram for explaining that first radiation data is recorded in the radiation receiver by the first radiation source of the system for estimating the defect position of the railroad rail according to the second modified example of the present application.
  • 16 (b) explains that the second radiation data is recorded by the second radiation source in the radiation receiver where the first radiation data is recorded in the system for estimating the defect position of the railroad rail according to the second modified example of the present application. This is a drawing for this purpose.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating a method of analyzing the depth of a defect in a system for estimating the defect location of a railroad rail according to a second modified example of the present application.
  • Figure 18 is a diagram for explaining a method of analyzing the size of a defect in a system for estimating the defect location of a railroad rail according to a third modification of the present application.
  • Figure 19 is a diagram for explaining the angle adjustment unit of the system for estimating the defect position of the railway rail according to the third modified example of the present application.
  • Figure 20 is a diagram for explaining the radiation attenuation unit and the height adjustment unit of the system for estimating the defect location of the railway rail according to the fourth modified example of the present application.
  • first, second, and third are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are merely used to distinguish one component from another. Accordingly, what is referred to as a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment. Each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary embodiment. Additionally, in this specification, 'and/or' is used to mean including at least one of the components listed before and after.
  • FIG. 1 and 2 are diagrams for explaining a method of estimating the defect position of a railway rail according to an embodiment of the present application
  • Figure 3 is a diagram of a system for estimating the defect position of a railway rail according to an embodiment of the present application. It is a cross-sectional view for explaining a train moving on rails
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a system for estimating the location of a defect in a railway rail according to an embodiment of the present application.
  • defect locations of railway rails including an image capture unit 300, an image processing unit 400, a laser measurement unit 500, and an integrated control unit 600.
  • a system for estimating and a defect location estimation method are described.
  • the railway rail 100 can guide the path along which the train 200, etc., which has wheels 220, which will be described later, moves.
  • the railroad rail 100 may be formed in the form of a beam with an I-shaped cross section.
  • the railway rail 100 may include a head 110 and a body 120 that have left-right symmetrical shapes.
  • the head 110 may have a left-right symmetrical shape, but the wheel 220 may directly contact one side, resulting in uneven wear.
  • the cross-sectional width of the head 110 is relatively wide, so that it can support the load received from the train 200.
  • the body 120 may extend to the bottom of the head 100.
  • the body 120 may not be in direct contact with the wheel 220.
  • the body 120 is formed to be narrower than the cross-sectional width of the head 110, so that the load received by the head 110 can be efficiently distributed.
  • the train 200 can move along the railway rail 100.
  • the train 200 may include a train, a flaw detection vehicle, etc., but is not limited thereto.
  • the train 200 is a train, it is possible to determine whether the railway rail 100 is defective and to estimate the location of the defect simultaneously with the operation of the train.
  • the train 200 is a flaw detection vehicle, it can be moved only when it is necessary to determine whether the railway rail 100 is defective and to estimate the location of the defect.
  • the train 200 may include a car body 210 and the wheels 220 described above.
  • the image capture unit 300 is disposed at the front and/or bottom of the train 200 and can capture images of the railroad rail 100.
  • the image capturing unit 300 may include a camera 310, a connecting member 320, and an anti-shake pad 330.
  • the camera 310 may be placed on the train 200 to face the direction of travel of the train 200.
  • the camera 310 may output an image signal of the railway rail 100 moving relative to the moving train 200.
  • the image signal output from the camera 310 can be transmitted to the image processing unit 400, which will be described later.
  • the connecting member 320 may be disposed at the front and/or bottom of the train 200 to support the train 200 and the camera 310.
  • Figure 5 is a diagram for explaining the image capture unit of the railway rail defect location estimation system according to an embodiment of the present application
  • Figures 6 and 7 show an anti-shake pad of the railway rail defect location estimation system according to an embodiment of the present application. This is a drawing for explanation.
  • the anti-shake pad 330 may be formed between the camera 310 and the connecting member 320.
  • the anti-shake pad 330 can prevent the camera 310 from shaking by alternately stacking ceramic layers and flexible polymer layers.
  • the anti-shake pad 330 may include a first anti-shake pad 331 and a second anti-shake pad 332.
  • the first anti-shake pad 331 is formed so that the ceramic layer and the flexible polymer layer move in a first direction (x-axis) perpendicular to the longitudinal direction (y-axis direction) of the railway rail 100. direction) can be stacked alternately.
  • the camera 310 can be prevented from shaking in the first direction (x-axis direction) by the ceramic layer of the first anti-shake pad 331.
  • the flexible polymer layer of the first anti-shake pad 331 can prevent the connecting member 320 from being damaged in the first direction (x-axis direction).
  • the second anti-shake pad 332 includes the ceramic layer and the flexible polymer layer in the longitudinal direction (y-axis direction) and the first direction (x-axis direction) of the railway rail 100. ) may be alternately stacked in a second direction (z-axis direction) perpendicular to ).
  • the camera 310 can be prevented from shaking in the second direction (z direction) by the ceramic layer of the second anti-shake pad 332.
  • the flexible polymer layer of the second anti-shake pad 332 can prevent the connecting member 320 from being damaged in the second direction (z-direction).
  • the first anti-shake pad 331 and the second anti-shake pad 332 prevent shaking in the first direction (x-axis direction) and the second direction (z-direction), while simultaneously preventing shaking in the first direction (x-axis direction) and the second direction (z-axis direction). Damage in the first direction (x-axis direction) and the second direction (z-axis direction) can be prevented. Accordingly, the camera 310 of the video capture unit 300 is prevented from being shaken or damaged, and defects in the railway rail can be determined more accurately and easily, thereby improving the maintenance efficiency of the railway rail. You can.
  • the image processing unit 400 may determine whether the railway rail 100 is defective from the captured image of the railway rail 100.
  • the image processing unit 400 may process the image captured by the image capturing unit 300 by applying a deep learning model.
  • the image processing unit 400 may receive the image signal output from the camera 310 and determine whether the railroad rail 100 is defective. More specifically, the captured image of the railway rail may be received, and the railway rail may be classified using a classification algorithm from the received image of the railway rail.
  • the classification algorithm may be learned from the image classified as a railroad rail, and a deep learning model may be applied to the image classified as a railroad rail to determine whether the railroad rail is defective.
  • the presence or absence of a defect 50 can be quickly determined through the image processing unit 400, and accordingly, the presence or absence of a defect in the railway rail can be easily determined, thereby improving the maintenance efficiency of the railway rail.
  • Figure 8 is a diagram for explaining the laser measurement unit of the railway rail defect location estimation system according to an embodiment of the present application.
  • the laser reflected by the railway rail 100 is received (S130).
  • the laser measuring unit 500 may irradiate a laser diagonally to the surface of the railroad rail 100 at a constant cycle toward the railroad rail 100. Additionally, the laser measuring unit 500 may receive the laser reflected by the railway rail 100 after irradiating the laser.
  • the laser measuring unit 500 may irradiate the laser at regular time intervals and in cycles (t).
  • the laser measuring unit 500 uses the Doppler effect in which the frequency of the reflected laser changes depending on the speed of the railway rail 100 when the laser is incident on the surface of the relatively moving railway rail 100.
  • the speed of the train 200 can be measured. That is, the laser measuring unit 500 can measure the relative speed of the railway rail 100 with respect to the train 200, and thereby derive the instantaneous speed (v) of the train 200. there is.
  • Figure 9 is a flowchart for explaining the step of matching the image of the railway rail and the position of the train in the method of estimating the defect position of the railway rail according to the embodiment of the present application
  • Figures 10 and 11 are the embodiment of the present application This is a drawing to explain the defect location estimation step in the method of estimating the defect location of railway rails according to .
  • the image of the railway rail 100 and the location of the train 200 are matched (S140).
  • the integrated control unit 600 matches the image of the railway rail 100 with the position of the train 200 to determine the location of the railway rail 100 with the defect 50.
  • the location can be estimated.
  • the integrated control unit 600 may include a speed and moving distance calculation unit 610, a train location storage unit 620, and a defect location estimation unit 630.
  • the instantaneous speed (v) of the train for each cycle is derived, and the moving distance (d) for each cycle (t) of the train is calculated from the instantaneous velocity (v) of the train ( S141).
  • the speed and moving distance calculating unit 610 calculates the instantaneous speed (v) of the train 200 for each period (t) using the change in frequency of the laser received from the laser measuring unit 500. From the instantaneous speed (v) of the train 200, the moving distance (d) for each cycle (t) of the train 200 can be calculated.
  • the period (t) may represent a certain time interval during which the laser measuring unit 500 irradiates the laser.
  • the 0th period (t0) may be set based on the time of the 0th position (p0), which is a reference point of the position of the railway rail 100 whose position is already known.
  • the first period (t1) may indicate a point in time when one period (t) has elapsed from the 0th period (t). The accuracy of the location of the train 200 may increase as the period (t) converges to 0.
  • the instantaneous speed (v) of the train 200 measured in the first period (t1) may be defined as the first speed (v1), as shown in FIG. 10.
  • the moving distance (d) of the train 200 measured in the first period (t1) is defined as the first moving distance (d1), and the train 200 calculated in the first period (t1)
  • the position (p) may be defined as the first position (p1).
  • the laser measuring unit 500 may irradiate the laser to the surface of the railroad rail 100 once per second and then receive the reflected laser.
  • the first period (t1) may indicate a point in time when 1 second has elapsed from the 0th period (t0).
  • the second period (t2) may indicate a point in time when 2 seconds have elapsed from the 0th period (t0) and a point in time when 1 second has elapsed from the first period (t1), which is the previous period.
  • the instantaneous speed (v) for each cycle (t) of the train 200 for each cycle can be derived using the Doppler effect.
  • the laser having a wavelength of ⁇ among the railway rails 100 is incident on the surface of the railway rail 100 moving at a speed of -v at an angle of ⁇ , as shown in Equation 1 below due to the Doppler effect
  • a frequency change ( ⁇ f) may appear.
  • the instantaneous speed (v) of the train 200 can be calculated using the measured frequency change value ( ⁇ f), the preset angle of incidence ( ⁇ ), and the wavelength ( ⁇ ) of the laser in the railway rail 100. .
  • the moving distance (d) of the train 200 for each cycle can be derived by multiplying the cycle (t) of the train 200 and the instantaneous speed (v) for each cycle (t).
  • the position (p) for each cycle (t) of the train 200 is calculated and stored (S142).
  • the train location storage unit 620 calculates the moving instantaneous speed (v) for each period (t) of the train 200 calculated through the speed and moving distance calculation unit 610, and the period (t) of the train 200. Using the moving distance (d), the moving path of the train 200, and the initial position of the train 200, the position (p) for each period (t) of the train can be calculated and stored.
  • the location p of the defect 50 on the railway rail 100 is estimated (S143).
  • the defect location estimation unit 630 determines the location (p) of the defect 50 on the railway rail 100. can be estimated and stored.
  • the defect location estimation unit 630 determines that there is a defect on the railway rail and at a first point that is the location of the train in the cycle immediately before the point at which it is determined that there is a defect 50 on the railway rail 100.
  • a second point which is the position of the train, can be derived, and the defective position of the railway rail can be estimated as a section between the first position and the second position. For example, as shown in FIG.
  • the defect location estimation unit 630 performs a first cycle (t1), which is the cycle immediately before the time when it is determined that there is a defect 50 on the railroad rail 100. of the train at the first position p1, which is the position of the train 200 in The location of the defect 50 of the railroad rail 100 can be estimated as the section between the second location p2.
  • the exact instantaneous speed (v) of the train 200 can be accurately derived, and the moving distance (d) and position can be calculated, and accordingly, the Since the location of the defect 50 is accurately estimated, the time to find the defect 50 on the railway rail 100 can be shortened.
  • Figure 12 is a diagram for explaining the laser measurement unit of the system for estimating the location of defects in railway rails according to the first modified example of the present application.
  • the laser measuring unit 500 further includes a first laser measuring unit 510 and a second laser measuring unit 520 to more accurately derive the moving speed (v) of the train 200. It can be included.
  • the first laser measurement unit 510 and the second laser measurement unit 520 may be cross-irradiated on the railway rail 100 at the same density. By measuring the relative speed (-v) of the railway rail 100 at the intersection point of the first laser measuring unit 510 and the second laser measuring unit 520, the moving speed of the train 200 ( v) can be derived more accurately.
  • Figure 13 is a diagram for explaining the defect depth and size analysis unit of the system for estimating the defect location of the railway rail according to the second modified example of the present application
  • Figure 14 is a diagram for explaining the defect of the railway rail according to the second modified example of the present application It is a diagram to explain that the radiation irradiation unit of the system for estimating the position performs primary scanning of a portion of the railway rail
  • Figure 15 shows the radiation irradiation unit of the system for estimating the defect position of the railway rail according to the second modified example of the present application.
  • Figure 16 (a) shows a radiation receiver using the first radiation source of the system for estimating the defect location of the railroad rail according to the second modified example of the present application. It is a diagram for explaining that the first radiation data is recorded in, and Figure 16 (b) is a radiation receiver in which the first radiation data is recorded in the system for estimating the defect location of the railroad rail according to the second modified example of the present application. is a diagram for explaining that second radiation data is recorded by a second radiation source, and FIG. 17 is a method of analyzing the depth of a defect in a system for estimating the defect location of a railroad rail according to a second modified example of the present application. 18 is a diagram for explaining a method of analyzing the size of a defect in a system for estimating the defect location of a railway rail according to the third modified example of the present application.
  • the system for estimating the defect location of the railway rail according to the second and third modified examples of the present application further includes a defect depth and size analysis unit 700, and the railway rail ( 100) The depth and size of the defect (50) can be analyzed.
  • the defect depth and size analysis unit 700 is installed on the train 200 moving along the railroad rail 100, and can irradiate radiation 1 and 2 toward the railroad rail 100.
  • the defect depth and size analysis unit 700 may include a radiation irradiation unit 710, a radiation reception unit 720, and a radiation analysis unit 730.
  • the radiation 1 and 2 may be irradiated from the radiation irradiation unit 710, which will be described later.
  • the radiation (1, 2) may include alpha particles, neutrons, protons, heavy ions, alpha particles, gamma rays, and X-rays.
  • the radiation (1, 2) may include a first radiation (1) and a second radiation (2).
  • the radiation (1, 2) may be transmitted through the railway rail (100).
  • the first radiation 1 may be emitted from a first radiation source 711 of the radiation irradiation unit 710, which will be described later.
  • the first radiation 1 may be irradiated at a right angle to the surface of the railway rail 100.
  • the first radiation 1 may generate first radiation data 10 while being transmitted through the railroad rail 100.
  • the first radiation data 10 may be generated after the first radiation 1 passes through the railroad rail 100.
  • the first radiation data 10 may include recorded in the radiation receiver 720, which will be described later, after the first radiation 1 passes through the railroad rail 100.
  • the second radiation 2 may be emitted from the second radiation source 712 of the radiation irradiation unit 710, which will be described later.
  • the second radiation 2 may be irradiated at an angle to the surface of the railway rail 100 so as not to overlap the first radiation 1.
  • the second radiation 2 may generate second radiation data 20 while being transmitted through the railroad rail 100.
  • the second radiation data 20 may be generated after the second radiation 2 passes through the railroad rail 100.
  • the second radiation data 20 is transmitted to the radiation receiver 720 where the first radiation data 10 is recorded after the second radiation 2 passes through the railway rail 100. It may include being recorded together with data 10.
  • the radiation irradiation unit 710 may irradiate the radiation 1 and 2 toward the railroad rail 100.
  • the radiation irradiation unit 710 may include a first radiation source 711 and a second radiation source 712.
  • the first radiation source 711 may irradiate the first radiation 1 at a right angle to the surface of the railroad rail 100. As shown in FIG. 14, the first radiation source 711 may scan at least one section 101 of the railway rail 100. For example, when the train 200 moves in the +y-axis direction, the partial section 101 of the railway rail 100 is also primarily exposed to the first radiation 1 along the +y-axis direction. may be exposed.
  • the second radiation source 712 may maintain a certain distance from the first radiation source 711 and irradiate the second radiation 2 at an angle to the surface of the railroad rail 100. As shown in FIG. 15, the second radiation source 712 may scan at least one section 101 of the railway rail 100. Likewise, when the train 200 moves in the +y-axis direction, the partial section 101 of the railway rail 100 that was exposed to the first radiation 1 is exposed to the second radiation along the +y-axis direction. There may be secondary exposure to radiation (2). Conversely, when the train 200 moves in the -y-axis direction, the partial section 101 of the railway rail 100 is primarily exposed to the second radiation 2 along the -y-axis direction. Afterwards, the user may be secondarily exposed to the first radiation 1 along the -y-axis direction.
  • some sections 101 of the railway rail 100 are sequentially exposed to the first radiation 1 emitted from the first radiation source 711 according to the moving direction of the train and then exposed to the second radiation.
  • exposed to the second radiation 2 emitted from the source 712 or emitted from the first radiation source 711 after exposure to the second radiation 2 emitted from the second radiation source 712 may be exposed to the first radiation (1). That is, regardless of the order, the railway rail 100 is scanned once by radiation radiated at a right angle to the surface of the railway rail 100, and the railway rail 100 is scanned once by radiation radiated at a right angle to the surface of the railway rail 100. and can be scanned once by radiation radiated obliquely. As a result, the railway rail 100 is double scanned by radiation, so that the depth and size of the defect 50 of the railway rail 100 can be analyzed more accurately, thereby improving the maintenance efficiency of the railway rail. It can be improved.
  • the radiation receiver 720 may record the first radiation data 10 and the second radiation data 20 together.
  • the radiation receiver 720 may be a radiation film, but is not limited thereto.
  • the radiation receiver 720 receives the first radiation data 10 generated by the first radiation 1 radiated at a right angle to the surface of the railroad rail 100 and the The second radiation data 20 generated by the second radiation 2 radiating at an angle to the surface can be overlapped and recorded together. That is, two pieces of radiation data 10 and 20 generated after passing through one defect 50 occurring in the railroad rail 100 may be recorded in the radiation receiver 720. As a result, due to the difference in the radiation angle of the first radiation 1 and the second radiation 2 with respect to the surface of the railway rail 100, two radiations are generated after passing through one defect 50. Radiation data 10 and 20 may be recorded at different locations on one radiation receiver 720. Accordingly, the depth and size of the defect 50 of the railroad rail 100 can be easily analyzed using the two radiation data 10 and 20 recorded on one radiation receiver 720, Maintenance efficiency of railway rails can be improved.
  • the radiation analysis unit 730 records the first radiation data recorded in the radiation receiver 720 due to the defect 50, as shown in FIG. 17 ( 10) the distance between the first recording start position and the second recording start position of the second radiation data 20 (X), the distance from the surface of the railway rail 100 to the radiation receiver 720 (L) , and the angle ( ⁇ ) formed by the first radiation source 711 and the second radiation source 712, the depth of the defect (D) can be calculated from Equation 2 below.
  • the first recording start position may mean a point of the first radiation data 10 generated at the time when the first radiation data 10 generated by the defect 50 began to be recorded, and the first recording start position may mean a point of the first radiation data 10 generated by the defect 50.
  • the recording start position may mean the point of the second radiation data 20 generated at the time the second radiation data 20 generated by the defect 50 begins to be recorded.
  • the interval (X) between the first recording start position of the first radiation data 10 and the second recording start position of the second radiation data 20 is defined as 2 It may mean the straight-line distance of the starting point of the radiation data 20.
  • the distance L from the surface of the railway rail 100 to the radiation receiver 720 and the angle ⁇ formed by the first radiation 1 and the second radiation 2 may be preset values.
  • the radiation analysis unit 730 detects the first radiation source 711 at the starting point of the defect 50, as shown in FIG. 18.
  • the first recording start position 10a of the first radiation data 10 transmitted and recorded, and the second radiation data 20 transmitted and recorded at the start point of the defect 50 by the second radiation source 712. ) of the second recording start position 20a ( Using the angle ⁇ formed by the radiation 2, the starting depth D1 of the defect can be calculated from Equation 3 below.
  • the first recording start position 10a may mean the starting point of the first radiation data 10 generated at the time the first radiation data 10 generated by the defect 50 begins to be recorded. and the second recording start position 20a refers to the starting point of the second radiation data 20 generated at the time the second radiation data 20 generated by the defect 50 begins to be recorded. can do.
  • the interval X1 between the first recording start position 10a of the first radiation data 10 and the second recording start position 20a of the second radiation data 20 is the first radiation data ( It may mean a straight line distance from the starting point of 10) to the starting point of the second radiation data 20.
  • the distance L from the surface of the railway rail 100 to the radiation receiver 720 and the angle ⁇ formed by the first radiation 1 and the second radiation 2 may be preset values.
  • the first recording end position 10b of the first radiation data 10 recorded by transmitting the first radiation source 711 to the end point of the defect 50, and the second radiation source 712 are A gap (
  • the end depth (D2) of the defect can be calculated from Equation 4 below using the distance (L) and the angle ( ⁇ ) formed by the first radiation (1) and the second radiation (2). .
  • the first recording end position 10b refers to the end point of the first radiation data 10 generated just before the recording of the first radiation data 10 generated by the defect 50 ends. It can be done, and the second recording end position 20b is the second radiation data 20 generated just before the recording of the second radiation data 20 generated by the defect 50 ends. It may mean an ending point.
  • the interval X2 between the first recording end position 10b of the first radiation data 10 and the second recording end position 20b of the second radiation data 20 is the first radiation data It may mean a straight line distance from the end point of 10) to the end point of the second radiation data 20.
  • the distance L from the surface of the railway rail 100 to the radiation receiver 720 and the angle ⁇ formed by the first radiation 1 and the second radiation 2 may be preset values.
  • the size (S) of the defect can be calculated from Equation 5 below.
  • the defect depth and size of the railway rail can be easily and accurately analyzed, thereby improving the maintenance efficiency of the railway rail.
  • Figure 19 is a diagram for explaining the angle adjustment unit of the system for estimating the defect position of the railway rail according to the third modified example of the present application.
  • the defect depth and size analysis unit 700 of the system for estimating the defect location of a railroad rail according to the third modified example of the present application may further include an angle adjusting unit 740.
  • the angle adjusting unit 740 may be installed on the car body 210 of the train 200 moving along the railroad rail 100.
  • the angle adjusting unit 740 is connected to one end of the radiation irradiation unit 710 and can guide the movement of the radiation irradiation unit 710.
  • the angle adjusting unit 740 can adjust the irradiation angle of the radiation 1 and 2.
  • the angle adjustment unit 740 may include an adjustment guide 741 and a moving pin 742.
  • the adjustment guide 741 may include an arc shape having the same distance from the longitudinal axis of the railway rail 100.
  • the adjustment guide 741 may guide the movement of the moving pin 742.
  • the adjustment guide 741 may include an internal passage through which the moving pin 742 moves.
  • One end of the moving pin 742 is connected to one end of the first radiation source 711 and the second radiation source 712 of the radiation irradiation unit 710, and the other end of the moving pin 742 is connected to an arc ( It can move along the inner passage of the arc-shaped adjustment guide 741.
  • the radiation irradiation unit 710 connected to one end of the moving pin 742 maintains the same distance from the longitudinal axis of the railway rail 100, and the arc-shaped adjustment guide 741 You can move along. That is, the first radiation source 711 and the second radiation source 712 move along the arc-shaped adjustment guide 741 or within the internal passage of the adjustment guide 741, as necessary. It can be fixed. Accordingly, the irradiation angles of the first radiation 1 and the second radiation 2 can be easily adjusted, thereby shortening the time required to analyze defects in railway rails.
  • Figure 20 is a diagram for explaining the radiation attenuation unit and the height adjustment unit of the system for estimating the defect location of the railway rail according to the fourth modified example of the present application.
  • the defect depth and size analysis unit 700 of the system for estimating the defect location of railway rails according to the fourth modification of the present application further includes a radiation attenuation unit 750 and a height adjustment unit 760. It can be included.
  • the radiation attenuation unit 750 is disposed between the radiation irradiation unit 710 and the body 120 of the railway rail 100 to attenuate the radiation dose irradiated to the railway rail 100.
  • the radiation attenuator 750 may be formed of a material that scatters or absorbs the radiation (1, 2).
  • the height adjustment unit 760 may be installed on the car body 210 of the train 200 moving along the railroad rail 100.
  • the height adjustment unit 760 is connected to one end of the radiation irradiation unit 710 and moves the radiation irradiation unit 710 in the longitudinal direction (y-axis direction) and the first direction (x-axis direction) of the railway rail 100. ) can be moved in the second direction (z-axis direction) perpendicular to
  • the height adjustment unit 760 can adjust the height of the radiation irradiation unit 710 according to the position of the radiation attenuation unit 750.
  • the height adjustment unit 760 may be composed of a piston capable of linear movement up and down, but is not limited thereto.
  • the body 120 of the railway rail 100 has a relatively small cross-sectional area compared to the head 110 as described above, and the radiation dose irradiated per cross-sectional area of the body 120 is the head 110. ) may be relatively larger than the radiation dose irradiated per cross-sectional area. That is, when the radiation (1, 2) is irradiated to the railway rail 100 using only the radiation irradiation unit 710, the radiation (1, 2) is applied to the head 110 and the body 120. It may be irradiated unevenly. As a result, a uniform dose of radiation can be irradiated to the head 110 and the body 120 of the railway rail 100 through the radiation attenuation unit 750 and the height adjustment unit 760. Accordingly, the reliability of analysis results can be improved regardless of whether the defect 50 occurs in the head 110 and/or the body 120.
  • the rail defect location estimation system and rail defect location estimation method using the Doppler effect-based frequency variation characteristics according to the embodiment of the present application can be used to confirm the defect location of the railroad rail.

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Abstract

철도 레일의 결함 위치 추정 시스템이 제공된다. 상기 철도 레일의 영상으로부터 상기 철도 레일의 결함 여부를 판단하고, 도플러 효과 기반 레이저의 주파수 변동 특성을 이용하여 열차의 주기별 순간 속도 및 이동 거리를 연산하여, 레일의 결함 위치를 용이하게 추정할 수 있다.

Description

도플러 효과 기반 주파수 변동 특성을 이용한 레일의 결함 위치 추정 시스템 및 레일의 결함 위치 추정 방법
본 출원은 레일의 결함 위치 추정 시스템 및 레일의 결함 위치 추정 방법에 관련된 것으로, 보다 상세하게는, 철도 레일의 영상으로부터 철도 레일의 결함 여부를 판단하고, 도플러 효과 기반의 레이저 주파수 변동 특성을 이용하여 열차의 주기별 순간 속도 및 이동 거리를 연산하여, 철도 레일의 결함 여부 및 결함의 위치를 연산하는 시스템에 관련된 것이다.
열차의 차량 하중, 기상 작용 및 상대 운동 등에 의해 마모와 파손을 받는 철도 레일은, 승객의 안전은 물론, 운행의 안정성 보장을 위해 지속적으로 결함을 검사하여 유지 보수되어야 한다.
한편, 종래의 레일의 결함을 측정하는 장치로, 마모도 게이지, 또는 초음파 등을 이용한 측정 시스템을 통해 레일의 결함을 검사해왔다. 하지만, 종래의 측정 시스템은 기구적, 기능적 한계 및 측정 상태, 측정 환경에 영향을 받아 정밀한 측정이 어렵고 비용 대비 측정 효율이 낮은 문제점을 가지고 있었다.
측정용 기구를 이용하는 방식은 측정기 몸체 상부에 눈금이 매겨져 있는 측정자가 부착되어 있는 구조로 측정 단위가 mm 눈금으로 육안 측정 시 개인 오차가 발생하여 정밀도가 낮고 측정 인력과 측정 시간이 과다하게 소요되며, 측정기가 레일에 수직으로 견고하게 거치되지 못하는 기구적 불안정성으로 인하여 측정값의 오차가 발생하는 문제점이 있었다. 또한, 결함의 측정 위치가 일정하게 고정되어 있어 활용이 어려운 문제가 있었으며, 레일의 모양이 다르거나, 다양한 규격을 갖는 레일의 마모량을 측정할 경우, 그에 맞는 다양한 측정 기구를 구비하는 데에 대한 번거로움과 비용상의 문제점을 가지고 있었다.
또한, 상기 초음파를 이용하는 방식은 초음파 펄스를 레일 내부에 발사하여 반사된 초음파에 의하여 레일에 대한 결함의 유무나 결함의 종류를 검출하고 열차에 탑재하여 주행 중에도 마모도를 측정할 수 있으나, 정확한 마모도의 측정을 위해서는 보조 측정 장치를 사용하여야 하는 문제점이 있었다. 또한, 편마모가 심한 레일의 경우는 탐촉자가 레일 헤드의 중심을 벗어나 진행하거나, 레일에 비정상적으로 초음파가 침투되어 정밀 탐상이 어려운 문제가 있었으며, 급곡선 구간에서는 레일과 휠이 마찰되며 발생되는 소음의 주파수가 결함 측정 시에 사용하는 초음파의 주파수가 같은 경우가 있어 에러가 발생하는 문제점들이 있었다.
따라서, 유지 보수의 비용 절감 및 차량 진단 기술 확보 측면뿐만 아니라, 철도 운행이 보다 안전하게 유지되기 위해서는, 철도 레일 결함의 정밀 측정과 레일의 보수 및 교체 시기를 예측할 필요성이 대두되고 있다.
본 출원이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 정확도 높은 철도 레일의 결함 위치 추정 방법을 제공하는 데 있다.
본 출원이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 철도 레일 상을 이동하는 철도의 주기별 순간 속도 및 이동 거리를 정확하게 도출하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 출원이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 촬영된 영상을 이용하여 철도 레일의 결함 여부를 용이하게 판단하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 출원이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 카메라의 흔들림을 최소화하여 철도 레일의 결함 여부를 정확하게 판단하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 출원이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 철도 레일의 결함 위치를 용이하게 추정하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 출원이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 철도 레일의 결함을 빠르고 정확하게 판단하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 출원이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 출원은 철도 레일 결함 위치 추정 시스템을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 철도 레일을 따라 이동하는 열차에 설치되어 상기 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 시스템은, 상기 철도 레일의 영상을 촬영하는 영상 촬영부, 상기 영상 촬영부에서 촬영된 상기 철도 레일의 영상으로부터 상기 철도 레일의 결함 여부를 판단하는 영상 처리부, 상기 철도 레일을 향하여 일정한 주기로 상기 철도 레일의 표면과 비스듬하게 레이저를 조사한 후, 상기 철도 레일에 의해 반사되는 상기 레이저를 수신하는 레이저 측정부, 및 상기 철도 레일의 영상과 상기 열차의 위치를 매칭하는 통합 제어부를 포함하되, 상기 통합 제어부는, 상기 레이저 측정부에서 수신된 레이저의 주파수 변화를 이용하여 주기별 상기 열차의 순간 속도를 도출하고, 상기 열차의 순간 속도로부터 상기 열차의 주기별 이동 거리를 연산하는 속도 및 이동 거리 연산부, 상기 속도 및 이동 거리 연산부를 통해 연산된 상기 열차의 주기별 이동 거리를 이용하여 상기 열차의 주기별 위치를 연산하고 저장하는 열차 위치 저장부, 및 상기 영상 처리부를 통해 상기 철도 레일 상에 결함이 있는 것으로 판정된 경우 상기 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 결함 위치 추정부를 포함하고, 상기 결함 위치 추정부는, 상기 철도 레일 상에 결함이 있는 것으로 판정된 시점의 직전의 주기에서 상기 열차의 위치인 제1 지점 및 상기 철도 레일 상에 결함이 있는 것으로 판정된 시점의 직후의 주기에서 상기 열차의 위치인 제2 지점을 도출하고, 상기 철도 레일의 결함 위치를 상기 제1 지점 및 상기 제2 지점 사이의 구간으로 추정하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 레이저 측정부는 제1 레이저 측정부 및 제2 레이저 측정부를 포함하되, 상기 제1 레이저 측정부 및 상기 제2 레이저 측정부는 상기 철도 레일을 향해 교차되어 조사하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 영상 처리부는, 상기 철도 레일의 영상 신호를 출력하는 카메라, 상기 카메라 및 상기 열차를 연결하는 연결부재, 및 상기 연결부재에 형성되어 상기 카메라가 흔들리는 것을 방지하는 흔들림 방지 패드를 포함하되, 상기 흔들림 방지 패드는, 세라믹층 및 유연한 고분자층이 상기 철도 레일의 길이 방향에 직각인 제1 방향으로 교대로 적층되는 제1 흔들림 방지 패드, 및 세라믹층 및 유연한 고분자층이 상기 철도 레일의 길이 방향 및 상기 제1 방향에 직각인 제2 방향으로 교대로 적층되는 제2 흔들림 방지 패드를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 출원은 철도 레일 결함 위치 추정 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 철도 레일 결함 위치 추정 방법은, 철도 레일의 영상을 촬영하는 영상 촬영 단계, 촬영된 상기 철도 레일의 영상으로부터 상기 철도 레일의 결함 여부를 판단하는 영상 처리 단계, 상기 철도 레일을 향하여 일정한 주기로 상기 철도 레일의 표면과 비스듬하게 레이저를 조사한 후, 상기 철도 레일에 의해 반사되는 상기 레이저를 수신하는 레이저 측정 단계, 및 상기 철도 레일의 영상과 상기 열차의 위치를 매칭하는 통합 제어 단계를 포함하되, 상기 통합 제어 단계는, 수신된 상기 레이저의 주파수 변화를 이용하여 주기별 상기 열차의 순간 속도를 도출하고, 상기 열차의 순간 속도로부터 상기 열차의 주기별 이동 거리를 연산하는 속도 및 이동 거리 연산 단계, 연산된 상기 열차의 주기별 이동 거리를 이용하여 상기 열차의 주기별 위치를 연산하고 저장하는 열차 위치 저장 단계, 및 상기 영상 처리 단계를 통해 상기 철도 레일 상에 결함이 있는 것으로 판정된 경우 상기 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 결함 위치 추정 단계를 포함하고, 상기 결함 위치 추정 단계는, 상기 철도 레일 상에 결함이 있는 것으로 판정된 시점의 직전의 주기에서 상기 열차의 위치인 제1 지점 및 상기 철도 레일 상에 결함이 있는 것으로 판정된 시점의 직후의 주기에서 상기 열차의 위치인 제2 지점을 도출하고, 상기 철도 레일의 결함 위치를 상기 제1 지점 및 상기 제2 지점 사이의 구간으로 추정하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 영상 처리 단계는, 촬영된 상기 철도 레일의 영상을 수신하는 단계, 수신된 상기 철도 레일의 영상으로부터 분류 알고리즘을 이용하여 상기 철도 레일을 분류하는 단계, 상기 철도 레일로 분류된 이미지로부터 상기 분류 알고리즘을 학습시키는 단계, 및 상기 철도 레일로 분류된 이미지에 딥러닝 모델을 적용하여, 상기 철도 레일의 결함 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 출원의 실시 예에 철도 레일 결함 위치 추정 시스템에 따르면, 레이저 측정부에서 수신된 레이저의 주파수 변화를 이용하여 주기별 열차의 순간 속도를 도출하고, 상기 열차의 순간 속도로부터 상기 열차의 주기별 이동 거리를 연산하는 속도 및 이동 거리 연산부, 상기 속도 및 이동 거리 연산부를 통해 연산된 상기 열차의 주기별 이동 거리를 이용하여 상기 열차의 주기별 위치를 연산하고 저장하는 열차 위치 저장부, 및 영상 처리부를 통해 상기 철도 레일 상에 결함이 있는 것으로 판정된 경우 상기 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 결함 위치 추정부를 포함하고, 상기 결함 위치 추정부는, 상기 철도 레일 상에 결함이 있는 것으로 판정된 시점의 직전의 주기에서 상기 열차의 위치인 제1 지점 및 상기 철도 레일 상에 결함이 있는 것으로 판정된 시점의 직후의 주기에서 상기 열차의 위치인 제2 지점을 도출하고, 상기 철도 레일의 결함 위치를 상기 제1 지점 및 상기 제2 지점 사이의 구간으로 추정하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 레이저 측정부는 제1 레이저 측정부 및 제2 레이저 측정부를 포함하되, 상기 제1 레이저 측정부 및 상기 제2 레이저 측정부는 상기 철도 레일을 향해 교차되어 조사하는 것을 포함할 수 있다.
이에 따라, 철도 레일의 결함 위치가 정확하게 추정되어, 철도 레일의 결함을 찾는 시간을 단축시킬 수 있다.
본 출원의 실시 예에 철도 레일 결함 위치 추정 시스템에 따르면, 상기 영상 처리부는, 상기 철도 레일의 영상 신호를 출력하는 카메라, 상기 카메라 및 상기 열차를 연결하는 연결부재, 및 상기 연결부재에 형성되어 상기 카메라가 흔들리는 것을 방지하는 흔들림 방지 패드를 포함하되, 상기 흔들림 방지 패드는, 세라믹층 및 유연한 고분자층이 상기 철도 레일에 직각인 제1 방향으로 교대로 적층되는 제1 흔들림 방지 패드, 및 세라믹층 및 유연한 고분자층이 상기 철도 레일 및 상기 제1 방향에 직각인 제2 방향으로 교대로 적층되는 제2 흔들림 방지 패드를 포함할 수 있다.
또한, 철도 레일 결함 위치 추정 방법은, 철도 레일의 영상을 촬영하는 영상 촬영 단계, 촬영된 상기 철도 레일의 영상으로부터 상기 철도 레일의 결함 여부를 판단하는 영상 처리 단계, 상기 철도 레일을 향하여 일정한 주기로 상기 철도 레일의 표면과 비스듬하게 레이저를 조사한 후, 상기 철도 레일에 의해 반사되는 상기 레이저를 수신하는 레이저 측정 단계, 및 상기 철도 레일의 영상과 상기 열차의 위치를 매칭하는 통합 제어 단계를 포함할 수 있다.
또한, 영상 처리 단계는 촬영된 상기 철도 레일의 영상을 수신하는 단계, 수신된 상기 철도 레일의 영상으로부터 분류 알고리즘을 이용하여 상기 철도 레일을 분류하는 단계, 상기 철도 레일로 분류된 이미지로부터 상기 분류 알고리즘을 학습시키는 단계, 및 상기 철도 레일로 분류된 이미지에 딥러닝 모델을 적용하여, 상기 철도 레일의 결함 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
이에 따라, 철도 레일의 결함을 용이하게 판단할 수 있어, 철도 레일의 유지 보수 효율성이 향상될 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 출원의 실시 예에 따른 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 출원의 실시 예에 따른 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 시스템의 철도 레일 상에서 이동하는 열차를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본 출원의 실시 예에 따른 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 출원의 실시 예에 따른 철도 레일 결함 위치 추정 시스템의 영상 촬영부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 출원의 실시 예에 따른 철도 레일 결함 위치 추정 시스템의 흔들림 방지 패드를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 출원의 실시 예에 따른 철도 레일 결함 위치 추정 시스템의 레이저 측정부를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 출원의 실시 예에 따른 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 방법 중 철도 레일의 영상과 열차의 위치를 매칭하는 단계를 설명하기 위한 순서도이다.
도 10 및 도 11은 본 출원의 실시 예에 따른 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 방법 중 결함 위치 추정 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 출원의 제1 변형 예에 따른 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 시스템의 레이저 측정부를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 출원의 제2 변형 예에 따른 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 시스템의 결함 깊이 및 크기 분석부를 설명하시 위한 도면이다.
도 14는 본 출원의 제2 변형 예에 따른 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 시스템의 방사선 조사부가 철도 레일의 일부분을 1차 스캐닝하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 15은 본 출원의 제2 변형 예에 따른 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 시스템의 방사선 조사부가 철도 레일의 일부분을 2차 스캐닝하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 16의 (a)는 본 출원의 제2 변형 예에 따른 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 시스템의 제1 방사 선원에 의해 방사선 수신부에 제1 방사선 데이터가 기록되는 것을 설명하기 위한 도면이고, 도 16의 (b)는 본 출원의 제2 변형 예에 따른 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 시스템의 제1 방사선 데이터가 기록된 방사선 수신부에 제2 방사 선원에 의해 제2 방사선 데이터가 기록되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 출원의 제2 변형 예에 따른 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 시스템에서 결함의 깊이를 분석하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 출원의 제3 변형 예에 따른 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 시스템에서 결함의 크기를 분석하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 본 출원의 제3 변형 예에 따른 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 시스템의 각도 조절부를 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 본 출원의 제4 변형 예에 따른 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 시스템의 방사선 감쇠부 및 높이 조절부를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1 및 도 2는 본 출원의 실시 예에 따른 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 출원의 실시 예에 따른 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 시스템의 철도 레일 상에서 이동하는 열차를 설명하기 위한 단면도이며, 도 4는 본 출원의 실시 예에 따른 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하여, 영상 촬영부(300), 영상 처리부(400), 레이저 측정부(500), 및 통합 제어부(600)을 포함하는 본 출원의 실시 예에 따른 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 시스템, 및 결함 위치 추정 방법이 설명된다.
철도 레일(100)을 따라 이동하는 열차(200)에 설치되어, 상기 철도 레일(100)의 영상이 촬영된다(S110).
상기 철도 레일(100)은 후술할 차륜(220)을 갖는 상기 열차(200) 등이 이동하는 경로를 안내할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 철도 레일(100)은 I 모양의 단면을 갖는 빔(beam) 형태로 이루어질 수 있다. 상기 철도 레일(100)은 좌우 대칭 형상을 갖는 헤드(110) 및 바디(120)를 포함할 수 있다.
상술된 바와 같이, 상기 헤드(110)는 좌우 대칭 형상을 포함할 수 있으나, 상기 차륜(220)이 일측에 직접적으로 접촉하여 편마모가 발생될 수 있다. 상기 헤드(110)의 단면의 폭은 비교적 넓게 형성되어, 상기 열차(200)에서 받는 하중을 지탱할 수 있다.
상기 바디(120)는 상기 헤드(100)의 하단으로 연장 형성될 수 있다. 상기 바디(120)는 상기 차륜(220)에 직접적으로 접촉되지 않을 수 있다. 상기 바디(120)는 상기 헤드(110)의 단면의 폭보다 좁게 형성되어, 상기 헤드(110)가 받는 하중을 효율적으로 분산시킬 수 있다.
상기 열차(200)는 상기 철도 레일(100)을 따라 이동할 수 있다. 상기 열차(200)는 기차, 탐상차 등을 포함할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 열차(200)가 기차인 경우, 기차의 운행과 동시에 철도 레일(100)의 결함 여부 판단 및 결함 위치를 추정할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 상기 열차(200)가 탐상차인 경우, 철도 레일(100)의 결함 여부 판단 및 결함 위치를 추정이 필요한 경우에만 이동시킬 수 있다. 상기 열차(200)는 차체(210) 및 상술한 차륜(220)을 포함할 수 있다.
상기 영상 촬영부(300)는 상기 열차(200)의 전방 및/또는 하단에 배치되어, 상기 철도 레일(100)의 영상을 촬영할 수 있다. 상기 영상 촬영부(300)는 카메라(310), 연결부재(320), 및 흔들림 방지 패드(330)을 포함할 수 있다.
상기 카메라(310)는 상기 열차(200)의 진행 방향을 향하도록 상기 열차(200)에 배치될 수 있다. 상기 카메라(310)는 이동하는 상기 열차(200)에 대해 상대적으로 이동하는 상기 철도 레일(100)의 영상 신호를 출력할 수 있다. 상기 카메라(310)에서 출력된 상기 영상 신호는 후술할 영상 처리부(400)로 송신할 수 있다.
상기 연결부재(320)는 상기 열차(200)와 상기 카메라(310)를 지지하도록, 상기 열차(200)의 전방 및/또는 하단에 배치될 수 있다.
도 5는 본 출원의 실시 예에 따른 철도 레일 결함 위치 추정 시스템의 영상 촬영부를 설명하기 위한 도면이고, 도 6 및 도 7은 본 출원의 실시 예에 따른 철도 레일 결함 위치 추정 시스템의 흔들림 방지 패드를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 상기 흔들림 방지 패드(330)는 상기 카메라(310) 및 상기 연결부재(320)에 사이에 형성될 수 있다. 상기 흔들림 방지 패드(330)는 세라믹층 및 유연한 고분자층이 교대로 적층되어 상기 카메라(310)가 흔들리는 것을 방지할 수 있다. 상기 흔들림 방지 패드(330)는 제1 흔들림 방지 패드(331) 및 제2 흔들림 방지 패드(332)를 포함할 수 있다.
상기 제1 흔들림 방지 패드(331)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 세라믹층 및 유연한 상기 고분자층이 상기 철도 레일(100)의 길이 방향(y축 방향)에 직각인 제1 방향(x축 방향)으로 교대로 적층될 수 있다. 다시 말하면, 상기 제1 흔들림 방지 패드(331)의 상기 세라믹층에 의해 상기 카메라(310)가 상기 제1 방향(x축 방향)으로 흔들리는 것을 방지할 수 있다. 상기 제1 흔들림 방지 패드(331)의 유연한 상기 고분자층에 의해 상기 연결부재(320)가 상기 제1 방향(x축 방향)으로 파손되는 것을 방지할 수 있다.
상기 제2 흔들림 방지 패드(332)는 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 세라믹층 및 유연한 상기 고분자층이 상기 철도 레일(100)의 길이 방향(y축 방향) 및 상기 제1 방향(x축 방향)에 직각인 제2 방향(z축 방향)으로 교대로 적층될 수 있다. 다시 말하면, 상기 제2 흔들림 방지 패드(332)의 상기 세라믹층에 의해 상기 카메라(310)가 상기 제2 방향(z 방향)으로 흔들리는 것을 방지할 수 있다. 상기 제2 흔들림 방지 패드(332)의 유연한 상기 고분자층에 의해 상기 연결부재(320)가 상기 제2 방향(z 방향)으로 파손되는 것을 방지할 수 있다.
결과적으로, 상기 제1 흔들림 방지 패드(331) 및 상기 제2 흔들림 방지 패드(332)는 상기 제1 방향(x축 방향) 및 상기 제2 방향(z 방향)으로 흔들리는 것을 방지하는 동시에, 상기 제1 방향(x축 방향) 및 상기 제2 방향(z 방향)으로 파손되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 상기 영상 촬영부(300)의 상기 카메라(310)이 흔들리거나, 파손되는 것을 방지하여, 철도 레일의 결함을 보다 정확하고 용이하게 판단할 수 있어, 철도 레일의 유지 보수 효율성이 향상될 수 있다.
촬영된 상기 철도 레일(100)의 영상으로부터 상기 철도 레일(100)의 결함 여부가 판단된다(S120).
상기 영상 처리부(400)는 촬영된 상기 철도 레일(100)의 영상으로부터 상기 철도 레일(100)의 결함 여부를 판단할 수 있다. 상기 영상 처리부(400)는 딥러닝 모델을 적용하여 상기 영상 촬영부(300)가 촬영한 영상을 처리할 수 있다. 상술된 바와 같이, 상기 영상 처리부(400)는 상기 카메라(310)에서 출력된 상기 영상 신호를 수신하여, 상기 철도 레일(100)의 결함 여부를 판단할 수 있다. 보다 상세하게는, 촬영된 상기 철도 레일의 영상이 수신되어, 수신된 상기 철도 레일의 영상으로부터 분류 알고리즘을 이용하여 상기 철도 레일이 분류될 수 있다. 또한, 도시되지 않았지만, 상기 철도 레일로 분류된 이미지로부터 상기 분류 알고리즘이 학습되고, 상기 철도 레일로 분류된 이미지에 딥러닝 모델을 적용하여, 상기 철도 레일의 결함 여부가 판단될 수 있다.
즉, 영상 처리부(400)를 통해 결함(50)의 여부를 빠르게 판단할 수 있으며, 이에 따라, 철도 레일의 결함 유무를 용이하게 파악할 수 있어, 철도 레일의 유지 보수 효율성이 향상될 수 있다.
도 8은 본 출원의 실시 예에 따른 철도 레일 결함 위치 추정 시스템의 레이저 측정부를 설명하기 위한 도면이다.
상기 철도 레일(100)을 향하여 일정한 주기로 상기 철도 레일(100)의 표면과 비스듬하게 레이저가 조사된 후, 상기 철도 레일(100)에 의해 반사되는 상기 레이저가 수신된다(S130).
도 8을 참조하면, 상기 레이저 측정부(500)는 상기 철도 레일(100)을 향하여 일정한 주기로 상기 철도 레일(100)의 표면과 비스듬하게 레이저를 조사할 수 있다. 또한, 상기 레이저 측정부(500)는 상기 레이저를 조사한 후, 상기 철도 레일(100)에 의해 반사되는 상기 레이저를 수신할 수 있다.
상기 레이저 측정부(500)는 일정한 시간 간격을 두고, 주기(t)별로 상기 레이저를 조사할 수 있다. 상기 레이저 측정부(500)는, 상기 레이저가 상대적으로 이동하는 상기 철도 레일(100)의 표면에 입사되었을 때 상기 철도 레일(100)의 속도에 따라 반사되는 상기 레이저의 주파수가 변하는 도플러 효과를 이용하여, 상기 열차(200)의 속도를 측정할 수 있다. 즉, 상기 레이저 측정부(500)는 상기 철도 레일(100)의 상기 열차(200)에 대한 상대적인 속도를 측정할 수 있고, 이에 따라, 상기 열차(200)의 순간 속도(v)를 도출할 수 있다.
도 9는 본 출원의 실시 예에 따른 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 방법 중 철도 레일의 영상과 열차의 위치를 매칭하는 단계를 설명하기 위한 순서도이고, 도 10 및 도 11은 본 출원의 실시 예에 따른 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 방법 중 결함 위치 추정 단계를 설명하기 위한 도면이다.
상기 철도 레일(100)의 영상과 상기 열차(200)의 위치가 매칭된다(S140).
도 9 내지 도 11을 참조하면, 상기 통합 제어부(600)는 상기 철도 레일(100)의 영상과 상기 열차(200)의 위치를 매칭시켜, 상기 결함(50)이 있는 상기 철도 레일(100)의 위치를 추정할 수 있다. 상기 통합 제어부(600)는 속도 및 이동 거리 연산부(610), 열차 위치 저장부(620), 및 결함 위치 추정부(630)을 포함할 수 있다.
수신된 상기 레이저의 주파수 변화를 이용하여 주기별 상기 열차의 순간 속도(v)가 도출되고, 상기 열차의 순간 속도(v)로부터 상기 열차의 주기(t)별 이동 거리(d)가 연산된다(S141).
상기 속도 및 이동 거리 연산부(610)는 상술된 바와 같이, 상기 레이저 측정부(500)에서 수신된 상기 레이저의 주파수 변화를 이용하여 주기(t)별 상기 열차(200)의 순간 속도(v)를 도출하고, 상기 열차(200)의 상기 순간 속도(v)로부터 상기 열차(200)의 주기(t)별 상기 이동 거리(d)를 연산할 수 있다.
상기 주기(t)는 상기 레이저 측정부(500)에서 상기 레이저를 조사하는 일정 시간 간격을 나타낼 수 있다. 제0 주기(t0)는 위치를 이미 알고 있는 상기 철도 레일(100)의 위치 기준점인 제0 위치(p0)의 시점을 기준으로 설정될 수 있다. 제1 주기(t1)는 상기 제0 주기(t)로부터 한 주기(t)가 경과된 시점을 나타낼 수 있다. 상기 열차(200)의 위치는 상기 주기(t)가 0에 수렴할수록 정확도가 높아질 수 있다.
상기 제1 주기(t1)에 측정된 상기 열차(200)의 순간 속도(v)는 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 속도(v1)로 정의될 수 있다. 또한, 상기 제1 주기(t1)에 측정된 상기 열차(200)의 이동 거리(d)는 제1 이동 거리(d1)로 정의되며, 상기 제1 주기(t1)에 연산된 상기 열차(200)의 위치(p)는 제1 위치(p1)로 정의될 수 있다.
예를 들어, 상기 주기(t)가 1초인 경우, 상기 레이저 측정부(500)에서 상기 레이저를 상기 철도 레일(100)의 표면에 1초에 한번씩 조사한 후 반사되는 레이저를 수신할 수 있다. 이에 따라, 제1 주기(t1)는 상기 제0 주기(t0)로부터 1초가 경과된 시점을 나타낼 수 있다. 또한, 제2 주기(t2)는 상기 제0 주기(t0)로부터 2초가 경과된 시점이자, 이전 주기인 상기 제1 주기(t1)로부터 1초가 경과된 시점을 나타낼 수 있다.
주기별 상기 열차(200)의 주기(t)별 순간 속도(v)는 도플러 효과를 이용하여 도출할 수 있다. 상기 철도 레일(100) 중에서 λ의 파장을 갖는 상기 레이저가 -v의 속도로 이동하는 상기 철도 레일(100)의 표면에 Φ의 각도로 입사되었을 때, 도플러 효과에 의하여 아래의 수학식 1과 같은 주파수 변화(Δf)가 나타날 수 있다.
<수학식 1>
Δf=2(-v)cos(Φ)/λ
측정된 주파수 변화값(Δf), 기설정된 입사각(Φ), 및 상기 철도 레일(100) 중에서의 레이저의 파장(λ)을 이용하여 상기 열차(200)의 순간 속도(v)를 연산할 수 있다.
주기별 상기 열차(200)의 이동 거리(d)는 상기 열차(200)의 상기 주기(t) 및 주기(t)별 상기 순간 속도(v)를 곱하여 도출할 수 있다.
연산된 상기 열차(200)의 주기별 이동 거리(d)를 이용하여 상기 열차(200)의 주기(t)별 위치(p)가 연산 및 저장된다(S142).
상기 열차 위치 저장부(620)는 상기 속도 및 이동 거리 연산부(610)를 통해 연산된 상기 열차(200)의 주기(t)별 이동 순간 속도(v), 상기 열차(200)의 주기(t)별 이동 거리(d), 상기 열차(200)의 이동 경로, 및 상기 열차(200)의 초기 위치를 이용하여 상기 열차의 주기(t)별 위치(p)를 연산하여 저장할 수 있다.
상기 철도 레일(100) 상에 결함(50)이 있는 것으로 판정된 경우, 상기 철도 레일(100)의 결함(50) 위치(p)가 추정된다(S143).
상기 결함 위치 추정부(630)는 상기 영상 처리부(400)를 통해 상기 철도 레일(100) 상에 결함(50)이 있는 것으로 판정된 경우 상기 철도 레일(100)의 결함(50) 위치(p)를 추정하여 저장할 수 있다. 상기 결함 위치 추정부(630)는 상기 철도 레일(100) 상에 결함(50)이 있는 것으로 판정된 시점의 직전의 주기에서 상기 열차의 위치인 제1 지점 및 상기 철도 레일 상에 결함이 있는 것으로 판정된 시점의 직후의 주기에서 상기 열차의 위치인 제2 지점을 도출하고, 상기 철도 레일의 결함 위치를 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치 사이의 구간으로 추정할 수 있다. 예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 결함 위치 추정부(630)는 상기 철도 레일(100) 상에 결함(50)이 있는 것으로 판정된 시점의 직전의 주기인 제1 주기(t1)에서의 상기 열차(200)의 위치인 제1 위치(p1) 및 상기 철도 레일(100) 상에 결함(50)이 있는 것으로 판정된 시점의 직후의 주기인 제2 주기(t2)에서 상기 열차의 위치인 제2 위치(p2) 사이의 구간으로 상기 철도 레일(100)의 결함(50) 위치를 추정할 수 있다.
즉, 레이저의 도플러 효과를 활용하여 정확한 상기 열차(200)의 순간 속도(v)를 정확히 도출하여, 이동 거리(d), 및 위치를 연산할 수 있으며, 이에 따라, 상기 철도 레일(100)의 결함(50) 위치가 정확하게 추정되어, 상기 철도 레일(100) 상의 결함(50)을 찾는 시간을 단축시킬 수 있다.
도 12는 본 출원의 제1 변형 예에 따른 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 시스템의 레이저 측정부를 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 상기 레이저 측정부(500)는 상기 열차(200)의 이동 속도(v)를 더 정확하게 도출하기 위해 제1 레이저 측정부(510) 및 제2 레이저 측정부(520)를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 레이저 측정부(510) 및 상기 제2 레이저 측정부(520)는 동일한 밀도로 상기 철도 레일(100) 상에 교차 조사될 수 있다. 상기 제1 레이저 측정부(510) 및 상기 제2 레이저 측정부(520)의 교차되는 지점의 상기 철도 레일(100)의 상대적인 속도(-v)를 측정하여, 상기 열차(200)의 이동 속도(v)를 더욱 정확하게 도출할 수 있다.
도 13은 본 출원의 제2 변형 예에 따른 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 시스템의 결함 깊이 및 크기 분석부를 설명하시 위한 도면이고, 도 14는 본 출원의 제2 변형 예에 따른 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 시스템의 방사선 조사부가 철도 레일의 일부분을 1차 스캐닝하는 것을 설명하기 위한 도면이며, 도 15은 본 출원의 제2 변형 예에 따른 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 시스템의 방사선 조사부가 철도 레일의 일부분을 2차 스캐닝하는 것을 설명하기 위한 도면이고, 도 16의 (a)는 본 출원의 제2 변형 예에 따른 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 시스템의 제1 방사 선원에 의해 방사선 수신부에 제1 방사선 데이터가 기록되는 것을 설명하기 위한 도면이고, 도 16의 (b)는 본 출원의 제2 변형 예에 따른 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 시스템의 제1 방사선 데이터가 기록된 방사선 수신부에 제2 방사 선원에 의해 제2 방사선 데이터가 기록되는 것을 설명하기 위한 도면이며, 도 17은 본 출원의 제2 변형 예에 따른 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 시스템에서 결함의 깊이를 분석하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 18은 본 출원의 제3 변형 예에 따른 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 시스템에서 결함의 크기를 분석하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13 내지 도 18을 참조하면, 본 출원의 제2 변형 예 및 제3 변형 예에 따른 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 시스템은 결함 깊이 및 크기 분석부(700)를 더 포함하여 상기 철도 레일(100) 내 결함(50)의 깊이 및 크기를 분석할 수 있다.
상기 결함 깊이 및 크기 분석부(700)는 상기 철도 레일(100)을 따라 이동하는 상기 열차(200)에 설치되며, 상기 철도 레일(100)을 향하여 방사선(1, 2)을 조사할 수 있다. 상기 결함 깊이 및 크기 분석부(700)는 방사선 조사부(710), 방사선 수신부(720), 및 방사선 분석부(730)를 포함할 수 있다.
상기 방사선(1, 2)은 후술할 상기 방사선 조사부(710)로부터 조사될 수 있다. 상기 방사선(1, 2)은 알파입자, 중성자, 양성자, 중이온, 알파입자, 감마선, 및 X-선을 포함할 수 있다. 상기 방사선(1, 2)은 제1 방사선(1) 및 제2 방사선(2)을 포함할 수 있다. 상기 방사선(1, 2)은 상기 철도 레일(100)에 투과될 수 있다.
상기 제1 방사선(1)은 후술할 상기 방사선 조사부(710)의 제1 방사 선원(711)으로부터 방출될 수 있다. 상기 제1 방사선(1)은 상기 철도 레일(100)의 표면과 직각으로 조사될 수 있다. 상기 제1 방사선(1)은 상기 철도 레일(100)에 투과되면서 제1 방사선 데이터(10)를 생성할 수 있다.
상기 제1 방사선 데이터(10)는 상기 제1 방사선(1)이 상기 철도 레일(100)을 투과한 후 생성될 수 있다. 상기 제1 방사선 데이터(10)는 상기 제1 방사선(1)이 상기 철도 레일(100)을 투과한 후 후술할 상기 방사선 수신부(720)에 기록되는 것을 포함할 수 있다.
상기 제2 방사선(2)은 후술할 상기 방사선 조사부(710)의 제2 방사 선원(712)으로부터 방출될 수 있다. 상기 제2 방사선(2)은 상기 제1 방사선(1)과 중첩되지 않도록 상기 철도 레일(100)의 표면과 비스듬하게 조사될 수 있다. 상기 제2 방사선(2)은 상기 철도 레일(100)에 투과되면서 제2 방사선 데이터(20)를 생성할 수 있다.
상기 제2 방사선 데이터(20)는 상기 제2 방사선(2)이 상기 철도 레일(100)을 투과한 후 생성될 수 있다. 상기 제2 방사선 데이터(20)는 상기 제2 방사선(2)이 상기 철도 레일(100)을 투과한 후, 상기 제1 방사선 데이터(10)가 기록되는 상기 방사선 수신부(720)에 상기 제1 방사선 데이터(10)와 함께 기록되는 것을 포함할 수 있다.
상기 방사선 조사부(710)는 상기 철도 레일(100)을 향하여 상기 방사선(1, 2)을 조사할 수 있다. 상기 방사선 조사부(710)는 제1 방사 선원(711) 및 제2 방사 선원(712)을 포함할 수 있다.
상기 제1 방사 선원(711)은 상기 철도 레일(100)의 표면과 직각으로 상기 제1 방사선(1)을 조사할 수 있다. 상기 제1 방사 선원(711)은 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 철도 레일(100)의 일부 구간(101) 중 적어도 하나 이상을 스캐닝할 수 있다. 예를 들어, 상기 열차(200)가 +y축 방향으로 이동하는 경우, 상기 철도 레일(100)의 상기 일부 구간(101) 또한, +y축 방향을 따라 상기 제1 방사선(1)에 1차적으로 노출될 수 있다.
상기 제2 방사 선원(712)은 상기 제1 방사 선원(711)과 일정 거리를 유지하며, 상기 철도 레일(100)의 표면과 비스듬하게 상기 제2 방사선(2)을 조사할 수 있다. 상기 제2 방사 선원(712)은 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 철도 레일(100)의 상기 일부 구간(101) 중 적어도 하나 이상을 스캐닝할 수 있다. 마찬가지로, 상기 열차(200)가 +y축 방향으로 이동하는 경우, 상기 제1 방사선(1)에 노출되었던 상기 철도 레일(100)의 상기 일부 구간(101)은 +y축 방향을 따라 상기 제2 방사선(2)에 2차적으로 노출될 수 있다. 반대로, 상기 열차(200)가 -y축 방향으로 이동하는 경우, 상기 철도 레일(100)의 상기 일부 구간(101)은 -y축 방향을 따라 상기 제2 방사선(2)에 1차적으로 노출된 후, -y축 방향을 따라 상기 제1 방사선(1)에 2차적으로 노출될 수 있다.
다시 말하면, 상기 철도 레일(100)의 일부 구간(101)은 열차의 이동 방향에 따라 순차적으로 상기 제1 방사 선원(711)으로부터 방출되는 상기 제1 방사선(1)에 노출된 후 상기 제2 방사 선원(712)으로부터 방출되는 상기 제2 방사선(2)에 노출되거나, 상기 제2 방사 선원(712)으로부터 방출되는 상기 제2 방사선(2)에 노출된 후 상기 제1 방사 선원(711)으로부터 방출되는 상기 제1 방사선(1)에 노출될 수 있다. 즉, 순서에 관계없이, 상기 철도 레일(100)은 상기 철도 레일(100)의 표면과 직각으로 방사되는 방사선에 의해 1회 스캐닝되고, 상기 철도 레일(100)은 상기 철도 레일(100)의 표면과 비스듬하게 방사되는 방사선에 의해 1회 스캐닝될 수 있다. 결과적으로, 상기 철도 레일(100)은 방사선에 의해 더블 스캐닝되어, 상기 철도 레일(100)의 상기 결함(50)의 깊이 및 크기를 보다 정확하게 분석할 수 있으며, 이에 따라 철도 레일의 유지 보수 효율성이 향상될 수 있다.
상기 방사선 수신부(720)는 상술된 바와 같이, 상기 제1 방사선 데이터(10) 및 상기 제2 방사선 데이터(20)를 함께 기록할 수 있다. 예를 들어, 상기 방사선 수신부(720)는 방사선용 필름일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
다시 말하면, 상기 방사선 수신부(720)는 상기 철도 레일(100)의 표면과 직각으로 방사되는 상기 제1 방사선(1)에 의해 생성된 상기 제1 방사선 데이터(10) 및 상기 철도 레일(100)의 표면과 비스듬하게 방사되는 상기 제2 방사선(2)에 의해 생성된 제2 방사선 데이터(20)를 중첩하여 함께 기록할 수 있다. 즉, 상기 방사선 수신부(720)에는 상기 철도 레일(100) 내 발생한 하나의 결함(50)을 투과한 후 생성된 두 개의 방사선 데이터(10, 20)가 기록될 수 있다. 결과적으로, 상기 제1 방사선(1)과 상기 제2 방사선(2)의 상기 철도 레일(100)의 표면에 대한 방사 각도의 차이에 의해, 하나의 결함(50)을 투과한 후 생성된 두 개의 방사선 데이터(10, 20)는 하나의 방사선 수신부(720) 상에서 각각 다른 위치에 기록될 수 있다. 이에 따라, 하나의 방사선 수신부(720) 상에 기록된 두 개의 방사선 데이터(10, 20)를 이용하여 상기 철도 레일(100)의 상기 결함(50)의 깊이 및 크기를 용이하게 분석할 수 있어, 철도 레일의 유지 보수 효율성이 향상될 수 있다.
상기 방사선 분석부(730)는 상기 철도 레일(100) 내에 결함이 있는 경우, 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 결함(50)에 의해 상기 방사선 수신부(720)에 기록된 상기 제1 방사선 데이터(10)의 제1 기록 시작 위치와 상기 제2 방사선 데이터(20)의 제2 기록 시작 위치 사이의 간격(X), 상기 철도 레일(100) 표면으로부터 상기 방사선 수신부(720)까지의 거리(L), 및 상기 제1 방사 선원(711)과 상기 제2 방사 선원(712)이 이루는 각도(θ)를 이용하여 아래의 수학식 2 로부터 결함의 깊이(D)를 계산할 수 있다.
<수학식 2>
Figure PCTKR2023011036-appb-img-000001
상기 제1 기록 시작 위치는 상기 결함(50)에 의해 생성된 상기 제1 방사선 데이터(10)가 기록되기 시작한 시점에 생성된 상기 제1 방사선 데이터(10)의 지점을 의미할 수 있으며, 상기 제2 기록 시작 위치는 상기 결함(50)에 의해 생성된 상기 제2 방사선 데이터(20)가 기록되기 시작한 시점에 생성된 상기 제2 방사선 데이터(20)의 지점을 의미할 수 있다. 상기 제1 방사선 데이터(10)의 제1 기록 시작 위치와 상기 제2 방사선 데이터(20)의 제2 기록 시작 위치 사이의 간격(X)은 상기 제1 방사선 데이터(10)의 시작 지점으로부터 상기 제2 방사선 데이터(20)의 시작 지점의 직선 거리를 의미할 수 있다. 상기 철도 레일(100) 표면으로부터 상기 방사선 수신부(720)까지의 거리(L) 및 상기 제1 방사선(1)과 상기 제2 방사선(2)이 이루는 각도(θ)는 미리 셋팅된 값일 수 있다.
상기 방사선 분석부(730)는 상기 철도 레일(100) 내에 상기 결함(50)이 있는 경우, 도 18에 도시된 바와 같이, 상기 제1 방사 선원(711)이 상기 결함(50)의 시작 지점에 투과되어 기록된 제1 방사선 데이터(10)의 제1 기록 시작 위치(10a)와, 상기 제2 방사 선원(712)이 상기 결함(50)의 시작 지점에 투과되어 기록된 제2 방사선 데이터(20)의 제2 기록 시작 위치(20a) 사이의 간격(X1), 상기 철도 레일(100) 표면으로부터 상기 방사선 수신부(720)까지의 거리(L), 및 상기 제1 방사선(1)과 상기 제2 방사선(2)이 이루는 각도(θ)를 이용하여 아래의 수학식 3으로부터 상기 결함의 시작 깊이(D1)를 계산할 수 있다.
<수학식 3>
Figure PCTKR2023011036-appb-img-000002
상기 제1 기록 시작 위치(10a)는 상기 결함(50)에 의해 생성된 상기 제1 방사선 데이터(10)가 기록되기 시작한 시점에 생성된 상기 제1 방사선 데이터(10)의 시작 지점을 의미할 수 있고, 상기 제2 기록 시작 위치(20a)는 상기 결함(50)에 의해 생성된 상기 제2 방사선 데이터(20)가 기록되기 시작한 시점에 생성된 상기 제2 방사선 데이터(20)의 시작 지점을 의미할 수 있다. 상기 제1 방사선 데이터(10)의 상기 제1 기록 시작 위치(10a)와 상기 제2 방사선 데이터(20)의 상기 제2 기록 시작 위치(20a) 사이의 간격(X1)은 상기 제1 방사선 데이터(10)의 시작 지점으로부터 상기 제2 방사선 데이터(20)의 시작 지점의 직선 거리를 의미할 수 있다. 상기 철도 레일(100) 표면으로부터 상기 방사선 수신부(720)까지의 거리(L) 및 상기 제1 방사선(1)과 상기 제2 방사선(2)이 이루는 각도(θ)는 미리 셋팅된 값일 수 있다.
상기 제1 방사 선원(711)이 상기 결함(50)의 종료 지점에 투과되어 기록된 상기 제1 방사선 데이터(10)의 제1 기록 종료 위치(10b)와, 상기 제2 방사 선원(712)이 상기 결함(50)의 종료 지점에 투과되어 기록된 제2 방사선 데이터(20)의 제2 기록 종료 위치(20b) 사이의 간격(X2), 상기 철도 레일(100) 표면으로부터 상기 방사선 수신부(720)까지의 거리(L), 및 상기 제1 방사선(1)과 상기 제2 방사선(2)이 이루는 각도(θ)를 이용하여 아래의 수학식 4로부터 상기 결함의 종료 깊이(D2)를 계산할 수 있다.
<수학식 4>
Figure PCTKR2023011036-appb-img-000003
상기 제1 기록 종료 위치(10b)는 상기 결함(50)에 의해 생성된 상기 제1 방사선 데이터(10)의 기록이 종료되기 직전 시점에 생성된 상기 제1 방사선 데이터(10)의 종료 지점을 의미할 수 있고, 상기 제2 기록 종료 위치(20b)는 상기 결함(50)에 의해 생성된 상기 제2 방사선 데이터(20)의 기록이 종료되기 직전 시점에 생성된 상기 제2 방사선 데이터(20)의 종료 지점을 의미할 수 있다. 상기 제1 방사선 데이터(10)의 상기 제1 기록 종료 위치(10b)와 상기 제2 방사선 데이터(20)의 상기 제2 기록 종료 위치(20b) 사이의 간격(X2)은 상기 제1 방사선 데이터(10)의 종료 지점으로부터 상기 제2 방사선 데이터(20)의 종료 지점의 직선 거리를 의미할 수 있다. 상기 철도 레일(100) 표면으로부터 상기 방사선 수신부(720)까지의 거리(L) 및 상기 제1 방사선(1)과 상기 제2 방사선(2)이 이루는 각도(θ)는 미리 셋팅된 값일 수 있다.
상기 수학식 3 및 상기 수학식 4를 통해 계산된 상기 결함의 시작 깊이(D1), 상기 결함의 종료 깊이(D2), 및 상기 제1 기록 시작 위치(10a)와 상기 제1 기록 종료 위치(10b) 사이의 간격(A)을 이용하여, 아래의 수학식 5로부터 상기 결함의 크기(S)를 계산할 수 있다.
<수학식 5>
Figure PCTKR2023011036-appb-img-000004
결과적으로, 상기 제1 방사선 데이터(10), 상기 제2 방사선 데이터(20)와 미리 셋팅되는 상기 철도 레일(100) 표면으로부터 상기 방사선 수신부(720)까지의 거리(L) 및 상기 제1 방사선(1)과 상기 제2 방사선(2)이 이루는 각도(θ)를 이용하여 철도 레일의 결함 깊이 및 크기를 용이하고, 정확하게 분석할 수 있어 철도 레일의 유지 보수 효율성이 향상될 수 있다.
도 19는 본 출원의 제3 변형 예에 따른 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 시스템의 각도 조절부를 설명하기 위한 도면이다.
도 19를 참조하면, 본 출원의 제3 변형 예에 따른 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 시스템의 결함 깊이 및 크기 분석부(700)는 각도 조절부(740)를 더 포함할 수 있다.
상기 각도 조절부(740)는 철도 레일(100)을 따라 이동하는 상기 열차(200)의 상기 차체(210)에 설치될 수 있다. 상기 각도 조절부(740)는 상기 방사선 조사부(710)의 일단에 연결되어, 상기 방사선 조사부(710)의 이동을 안내할 수 있다. 상기 각도 조절부(740)는 상기 방사선(1, 2)의 조사 각도를 조절할 수 있다. 상기 각도 조절부(740)는 조절 가이드(741) 및 이동핀(742)을 포함할 수 있다.
상기 조절 가이드(741)는 상기 철도 레일(100)의 길이 방향의 축으로부터 동일한 이격 거리를 갖는 호(弧)의 형상을 포함할 수 있다. 상기 조절 가이드(741)는 상기 이동핀(742)의 이동을 안내할 수 있다. 상기 조절 가이드(741)는 상기 이동핀(742)이 이동되는 내부 통로를 포함할 수 있다.
상기 이동핀(742)의 일단은 상기 방사선 조사부(710)의 상기 제1 방사 선원(711) 및 상기 제2 방사 선원(712)의 일단에 연결되고, 상기 이동핀(742)의 타단은 호(弧)형의 상기 조절 가이드(741)의 내부 통로를 따라 이동할 수 있다.
다시 말하면, 상기 이동핀(742)의 일단에 연결된 상기 방사선 조사부(710)는 상기 철도 레일(100)의 길이 방향의 축으로부터 동일한 거리를 유지하며, 호(弧)형의 상기 조절 가이드(741)를 따라 이동할 수 있다. 즉, 상기 제1 방사 선원(711) 및 상기 제2 방사 선원(712)은 필요에 따라 호(弧)형의 상기 조절 가이드(741)를 따라 이동하거나, 상기 조절 가이드(741)의 내부 통로 내에 고정될 수 있다. 이에 따라, 제1 방사선(1) 및 제2 방사선(2)의 조사 각도를 용이하게 조절할 수 있어, 철도 레일의 결함을 분석하는 데 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.
도 20은 본 출원의 제4 변형 예에 따른 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 시스템의 방사선 감쇠부 및 높이 조절부를 설명하기 위한 도면이다.
도 20을 참조하면, 본 출원의 제4 변형 예에 따른 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 시스템의 결함 깊이 및 크기 분석부(700)는 방사선 감쇠부(750) 및 높이 조절부(760)를 더 포함할 수 있다.
상기 방사선 감쇠부(750)는 상기 방사선 조사부(710)와 상기 철도 레일(100)의 상기 바디(120) 사이에 배치되어, 상기 철도 레일(100)에 조사되는 방사 선량을 감쇠시킬 수 있다. 상기 방사선 감쇠부(750)는 상기 방사선(1, 2)을 산란시키거나 흡수하는 물질로 형성될 수 있다.
상기 높이 조절부(760)는 철도 레일(100)을 따라 이동하는 상기 열차(200)의 상기 차체(210)에 설치될 수 있다. 상기 높이 조절부(760)는 상기 방사선 조사부(710)의 일단에 연결되어, 상기 방사선 조사부(710)를 상기 철도 레일(100)의 길이 방향(y축 방향) 및 상기 제1 방향(x축 방향)에 직각인 상기 제2 방향(z축 방향)으로 이동시킬 수 있다. 상기 높이 조절부(760)는 상기 방사선 감쇠부(750)의 위치에 따라 상기 방사선 조사부(710)의 높이를 조절할 수 있다. 상기 높이 조절부(760)는 상하 직선 운동이 가능한 피스톤으로 구성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
다시 말하면, 상기 철도 레일(100)의 상기 바디(120)는 상술된 바와 같이 상기 헤드(110)에 비해 상대적으로 단면적이 작아, 상기 바디(120)의 단면적 당 조사되는 방사 선량은 상기 헤드(110)의 단면적 당 조사되는 방사 선량보다 상대적으로 클 수 있다. 즉, 상기 철도 레일(100)에 상기 방사선 조사부(710) 만을 이용하여 상기 방사선(1, 2)을 조사하는 경우, 상기 헤드(110) 및 상기 바디(120)에 상기 방사선(1, 2)이 불균일하게 조사될 수 있다. 결과적으로, 상기 방사선 감쇠부(750) 및 상기 높이 조절부(760)를 통해 상기 철도 레일(100)의 상기 헤드(110) 및 상기 바디(120)에 균일한 선량의 방사선을 조사할 수 있다. 이에 따라, 상기 헤드(110) 및/또는 상기 바디(120) 내에 상기 결함(50)이 생긴 것과 관계없이, 분석 결과의 신뢰성이 향상될 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
본 출원의 실시 예에 따른 도플러 효과 기반 주파수 변동 특성을 이용한 레일의 결함 위치 추정 시스템 및 레일의 결함 위치 추정 방법은 철도 레일의 결함 위치를 확인하는데 활용될 수 있다.

Claims (5)

  1. 철도 레일을 따라 이동하는 열차에 설치되어 상기 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 시스템에 있어서,
    상기 철도 레일의 영상을 촬영하는 영상 촬영부;
    상기 영상 촬영부에서 촬영된 상기 철도 레일의 영상으로부터 상기 철도 레일의 결함 여부를 판단하는 영상 처리부;
    상기 철도 레일을 향하여 일정한 주기로 상기 철도 레일의 표면과 비스듬하게 레이저를 조사한 후, 상기 철도 레일에 의해 반사되는 상기 레이저를 수신하는 레이저 측정부; 및
    상기 철도 레일의 영상과 상기 열차의 위치를 매칭하는 통합 제어부를 포함하되,
    상기 통합 제어부는,
    상기 레이저 측정부에서 수신된 레이저의 주파수 변화를 이용하여 주기별 상기 열차의 순간 속도를 도출하고, 상기 열차의 순간 속도로부터 상기 열차의 주기별 이동 거리를 연산하는 속도 및 이동 거리 연산부;
    상기 속도 및 이동 거리 연산부를 통해 연산된 상기 열차의 주기별 이동 거리를 이용하여 상기 열차의 주기별 위치를 연산하고 저장하는 열차 위치 저장부; 및
    상기 영상 처리부를 통해 상기 철도 레일 상에 결함이 있는 것으로 판정된 경우 상기 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 결함 위치 추정부를 포함하고,
    상기 결함 위치 추정부는,
    상기 철도 레일 상에 결함이 있는 것으로 판정된 시점의 직전의 주기에서 상기 열차의 위치인 제1 지점 및 상기 철도 레일 상에 결함이 있는 것으로 판정된 시점의 직후의 주기에서 상기 열차의 위치인 제2 지점을 도출하고, 상기 철도 레일의 결함 위치를 상기 제1 지점 및 상기 제2 지점 사이의 구간으로 추정하는 것을 포함하는 레일의 결함 위치 추정 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 레이저 측정부는 제1 레이저 측정부 및 제2 레이저 측정부를 더 포함하되,
    상기 제1 레이저 측정부 및 상기 제2 레이저 측정부는 상기 철도 레일을 향해 교차되어 조사하는 것을 포함하는 레일의 결함 위치 추정 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 영상 처리부는,
    상기 철도 레일의 영상 신호를 출력하는 카메라;
    상기 카메라 및 상기 열차를 연결하는 연결부재; 및
    상기 연결부재에 형성되어 상기 카메라가 흔들리는 것을 방지하는 흔들림 방지 패드를 포함하되,
    상기 흔들림 방지 패드는,
    세라믹층 및 유연한 고분자층이 상기 철도 레일의 길이 방향에 직각인 제1 방향으로 교대로 적층되는 제1 흔들림 방지 패드; 및
    세라믹층 및 유연한 고분자층이 상기 철도 레일의 길이 방향 및 상기 제1 방향에 직각인 제2 방향으로 교대로 적층되는 제2 흔들림 방지 패드를 포함하는 레일의 결함 위치 추정 시스템.
  4. 철도 레일의 영상을 촬영하는 영상 촬영 단계;
    촬영된 상기 철도 레일의 영상으로부터 상기 철도 레일의 결함 여부를 판단하는 영상 처리 단계;
    상기 철도 레일을 향하여 일정한 주기로 상기 철도 레일의 표면과 비스듬하게 레이저를 조사한 후, 상기 철도 레일에 의해 반사되는 상기 레이저를 수신하는 레이저 측정 단계; 및
    상기 철도 레일의 영상과 상기 열차의 위치를 매칭하는 통합 제어 단계를 포함하되,
    상기 통합 제어 단계는,
    수신된 상기 레이저의 주파수 변화를 이용하여 주기별 상기 열차의 순간 속도를 도출하고, 상기 열차의 순간 속도로부터 상기 열차의 주기별 이동 거리를 연산하는 속도 및 이동 거리 연산 단계;
    연산된 상기 열차의 주기별 이동 거리를 이용하여 상기 열차의 주기별 위치를 연산하고 저장하는 열차 위치 저장 단계; 및
    상기 영상 처리 단계를 통해 상기 철도 레일 상에 결함이 있는 것으로 판정된 경우 상기 철도 레일의 결함 위치를 추정하는 결함 위치 추정 단계를 포함하고,
    상기 결함 위치 추정 단계는,
    상기 철도 레일 상에 결함이 있는 것으로 판정된 시점의 직전의 주기에서 상기 열차의 위치인 제1 지점 및 상기 철도 레일 상에 결함이 있는 것으로 판정된 시점의 직후의 주기에서 상기 열차의 위치인 제2 지점을 도출하고, 상기 철도 레일의 결함 위치를 상기 제1 지점 및 상기 제2 지점 사이의 구간으로 추정하는 것을 포함하는 레일의 결함 위치 추정 방법.
  5. 상기 영상 처리 단계는,
    촬영된 상기 철도 레일의 영상을 수신하는 단계;
    수신된 상기 철도 레일의 영상으로부터 분류 알고리즘을 이용하여 상기 철도 레일을 분류하는 단계;
    상기 철도 레일로 분류된 이미지로부터 상기 분류 알고리즘을 학습시키는 단계; 및
    상기 철도 레일로 분류된 이미지에 딥러닝 모델을 적용하여, 상기 철도 레일의 결함 여부를 판단하는 단계를 포함하는 레일의 결함 위치 추정 방법.
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