표제지
국문요약
목차
약어표 15
제1장 서론 17
1. 연구의 배경 및 목적 17
2. 연구범위 및 구성 19
제2장 전차선로 검측장비 운영 및 기술 분석 20
1. 국내 전차선로 검측장비 운영 현황 20
1.1. 전철시험차 21
1.2. 종합검측차(ROGER-1000K, 이탈리아-Mermec) 22
1.3. 궤도검측차(EM140-K) 24
1.4. 고속검측차(KTX-36호) 25
2. 해외 전차선로 검측시스템 기술 동향 27
2.1. IRIS 320(프랑스) 28
2.2. ROGER-2000(이탈리아) 30
2.3. EAST-i(일본) 31
2.4. Bysys(독일) 31
2.5. CRH 380-A(중국) 32
제3장 전차선로 검측시스템 요구사항 34
1. 전차선로 구성 34
2. 전차선로 유지보수 기준 35
3. 가동브래킷의 종류와 기능 36
4. 가동브래킷 변형검사 대상 및 검사기준 38
4.1. 가동브래킷 금구류 위치변화 검사 39
4.2. 가동브래킷 파이프 각도 변화 및 파이프 균열 검사 40
4.3. 애자파손 및 이물질 검사 41
제4장 제안한 가동브래킷 변형검사 기술 42
1. 구현된 시스템 43
2. 시스템 구성 44
2.1. 전철주 인식장치 46
2.2. 가동브래킷 영상 촬영 장치 50
2.3. 가동브래킷 영상수집 장치 54
2.4. 전차선로 시설물 변형 분석 장치 56
3. 시스템 운용 소프트웨어 57
3.1. 시설물 영상 취득 소프트웨어 58
3.2. 시설물 영상 분석 소프트웨어 62
4. 가동브래킷 변형검사 기술 64
4.1. 가동브래킷 영상 학습 65
4.2. 가동브래킷 시설물 변형 분석 69
제5장 실증시험 및 결과 고찰 86
1. 실증시험 86
1.1. 가동브래킷 설비 변형 모의 86
1.2. 가동브래킷 검사기준 89
2. 현차 설치 89
2.1. 현차설치 구성품 90
3. 시험 결과 91
3.1. 가동브래킷 영상 촬영 91
3.2. 가동브래킷 변형 분석 93
4. 시험결과 비교 99
5. 연구 결과 고찰 103
제6장 결론 105
참고문헌 108
ABSTRACT 114
표 2.1. 전차선분야 검측시스템 검측항목 21
표 2.2. 전철시험차 전차선 검측장치 사양 22
표 2.3. ROGER-1000K의 전차선 검측장치 사양 24
표 2.4. 궤도검측차-전차선 검측장치 사양 24
표 2.5. KTX-36호 검측장치 사양 25
표 2.6. 해외 고속검측차량 전차선분야 검측항목 28
표 2.7. IRIS 320 전차선로 시설물 검측시스템 29
표 3.1. 전차선로 순회점검 방법 및 주기 36
표 3.2. 가동브래킷 클램프 위치변화 및 볼트 이탈검사 기준 39
표 3.3. 파이프 각도 변형검사 기준 40
표 3.4. 파이프 균열검사 기준 40
표 3.5. 애자파손 및 이물질 검사 기준 41
표 4.1. 구현된 시스템 사양 43
표 4.2. 전철주 인식장치 주요 구성 설명 46
표 4.3. 횡방향 시설물 변형검사모듈 구성 설명 50
표 4.4. 가동브래킷 검측장치 검측 영역 51
표 4.5. 가동브래킷 영상 수집장치 주요 구성 55
표 4.6. DBMS 사양 56
표 4.7. 전차선로 시설물 스캔장치 구성 56
표 4.8. 사용자 운용부 기능 61
표 5.1. 가동브래킷 설비 변형 모의 종류 87
표 5.2. 가동브래킷 모의 변형 수량 88
표 5.3. 가동브래킷 변형검사 알고리즘 개발 목표치 89
표 5.4. 가동브래킷 검측시스템 현차설치 내역(Roger-1000K) 90
표 5.5. 전철주 인식시점에 카메라 촬영 대상 시설물 92
표 5.6. 검측대상 설비별 성능평가 방법 93
표 5.7. 전철주 인식률 93
표 5.8. 가동브래킷 금구류 인식률 95
표 5.9. 가동브래킷 검측대상 설비별 변형 검출율 96
표 5.10. 가동브래킷 금구류 변형 검사 결과 96
표 5.11. 파이프 변형 검출 결과 98
표 5.12. 애자 변형 검사 결과 99
표 5.13. 분석 소프트웨어 요소기술 100
표 5.14. 가동브래킷 변형검사 기술 비교(이탈리아) 101
표 5.15. 시설물 변형검사 기술 비교(중국) 102
그림 2.1. 전철시험차 편위·높이·마모 그래프 22
그림 2.2. 코레일(ROGER-1000K) 및 서울메트로 종합검측차(ROGER-600) 23
그림 2.3. ROGER-1000K 전차선 검측장치 23
그림 2.4. 차탑 전차선 측정장치 구조 24
그림 2.5. 궤도검측차-전차선 높이·편위 검측장치 25
그림 2.6. 아크·모니터링 검측장치 26
그림 2.7. 전차선로 전선류 시설물(드로퍼, 균압선) 검사 장치 26
그림 2.8. 전차선 동특성 측정시스템 29
그림 2.9. Archimede 전차선 검측시스템 사양 30
그림 2.10. EAST-i 전차선로 시설물 검측시스템 구성 31
그림 2.11. Bysys 전차선로 검측 사례 32
그림 2.12. CRH380-A 편성 구성 및 검측실 33
그림 2.13. 전차선 검측 자료 33
그림 3.1. 전차선로 구성 34
그림 3.2. 가동브래킷 종류 37
그림 3.3. 가동브래킷 부품 구성 38
그림 4.1. 시설물 검측을 위한 핵심 요소기술 42
그림 4.2. 시스템 구성 44
그림 4.3. 시스템 설치 구성 및 운용 개요 45
그림 4.4. 전철주 인식장치의 가동브래킷 파이프 인식 46
그림 4.5. 가동브래킷 파이프 인지 47
그림 4.6. 전철주 검지 영역 48
그림 4.7. 전철주 인식시점에 가동브래킷 및 전철주 표지판 촬영 49
그림 4.8 전철주 인식시점에 촬영된 가동브래킷(좌) 및 전철주번호(우) 영상 50
그림 4.9. 가동브래킷 검측장치 검측 영역 51
그림 4.10. 카메라의 다이나믹 레인지 특성 52
그림 4.11. 고출력 COB 조명 구성 53
그림 4.12. 고출력 집광조명 설계 및 제작 53
그림 4.13. 고해상도 가동브래킷 영상 품질 확보 54
그림 4.14. 영상취득 소프트웨어 운용환경 57
그림 4.15. 시설물 영상취득 소프트웨어 구조 58
그림 4.16. 시설물 영상 수집부 59
그림 4.17. 시설물 위치 검측부 60
그림 4.18. 검측데이터 저장부 60
그림 4.19. 시설물 영상 취득 S/W의 사용자 운용환경 61
그림 4.20. 시설물 영상 분석 소프트웨어 62
그림 4.21. 시설물 영상분석 소프트웨어 통합 운용환경 63
그림 4.22. 가동브래킷 변형검사 요소기술 65
그림 4.23. 가동브래킷 시설물 영상 수집 65
그림 4.24. 가동브래킷 금구류 66
그림 4.25. SVM 시설물 특징 분포 및 분류 67
그림 4.26. SVM 분류기준 67
그림 4.27. SVM 기계 학습 데이터 셋 68
그림 4.28. 시설물 추정 및 학습모델 생성 (HoG, SVM) 68
그림 4.29. SVM 분류를 통한 절연체 검출 결과... 69
그림 4.30. 명암대비 조정(히스토그램) 70
그림 4.31. 가동브래킷 검사영역 70
그림 4.32. 가동브래킷 경계선 추출 71
그림 4.33. 이미지 피라미드(Image Pyramid) 72
그림 4.34. SURF 방향 벡터 73
그림 4.35. 특징점 추출 결과(좌), 기준 금구류(우) 74
그림 4.36. 이상점(Outlier) 추정된 데이터를 제외한 매칭(RANSAC) 75
그림 4.37. 특징점 매칭결과(우) RANSAC을 이용한 금구류 매칭 결과(좌) 75
그림 4.38. 가동브래킷 금구류 특징점 매칭 결과 75
그림 4.39. 이미지 보정 (Homography 및 Warping, Perspective Transform) 77
그림 4.40. 이미지 촬영 시차로 인한 금구류 매칭 결과 77
그림 4.41. 이미지 촬영 시차 보정을 통한 매칭결과 77
그림 4.42. 금구류 변형 분석 영역에 대한 레이블링 78
그림 4.43. 금구류 위치별 각도 기술자 정의 79
그림 4.44. LSD를 이용한 직선 성분 검출 79
그림 4.45. 파이프 직선검출을 위한 선형지지영역(LSD) 80
그림 4.46. 파이프 각도 검출 80
그림 4.47. 금구위치별 각도 기술자와 일치하는 최적 각도 선택 81
그림 4.48. 가동브래킷 파이프 검출 결과 81
그림 4.49. 가동브래킷 파이프 사이 각 82
그림 4.50. 가동브래킷 파이프 표면 검사 83
그림 4.51. 애자 각도 분석 및 회전변환 84
그림 4.52. 자기 애자 파손 판별 : (좌)정상 애자, (우)파손 애자 84
그림 4.53. 유리 애자 파손 판별 (a)정상 애자, (b)파손 애자 85
그림 5.1. 가동브래킷 시설물 변형 모의 작업 87
그림 5.2. 가동브래킷 검측시스템 (Roger-1000K 검측차 차탑) 89
그림 5.3. 가동브래킷 영상 수집장치 (Roger-1000K 검측실) 90
그림 5.4. 가동브래킷 이미지 분해능 92
그림 5.5. 전철주 인식 정보 Google Map 표시 94
그림 5.6. 전철주 위치 인식 리스트 94
그림 5.7. 시설물 특징 분류 및 분석결과 학습 DB에 저장 95