영상처리를 통한 팬터그래프-전차선로 동편위 추출 기술 개발

초록

전기철도에서 주행 중인 열차에 전력을 공급하는 전차선로-팬터그래프 시스템은 레일에 따라 설치된 전차선에 팬터그래프를 직접적으로 접촉시키면서 고속으로 서로 작용하므로, 마모가 발생하며, 장기적으로 운행함에 따라 사고 발생의 위험성이 커진다. 따라서 고속화로 인한 전차선로-팬터그래프간 집전성능 향상을 위해, 지식기반의 전차선로 검측 시스템 구축 및 분석기술을 통한 운행의 안전성을 확보하는 것이 필요하다. 이러한 전차선로 검측 시스템 구축의 일환으로, 전차선로-팬터그래프 상호간의 동적특성을 나타낼 수 있는 동편위, 동높이에 대한 연구가 진행되고 있다. 이 중 팬터그래프-전차선로 접촉부의 동적 상하 변위인 동높이는 팬터그래프 비디오 모니터링 영상자료를 사용하여 추출하는 기술을 개발한바 있다. 본 논문에서는 동높이 추출과 관련하여 개발한 기초기술을 동편위 추출로 확장하는 개념에 대해서 소개하고자 한다. 본 논문에서는 집전성능 검증을 위해 전차선과 팬터그래프 사이의 안정적인 접촉을 평가하는 항목 중 하나인 동편위를 수치화하여 나타내는 알고리즘과 구현한 시스템을 다룬다. 구현한 시스템은 열차의 지붕에 설치된 카메라에서 취득한 동영상 파일을 입력으로 하여 컴퓨터로 후처리가 이루어지며, Labview 프로그램을 통해 알고리즘을 실행하여 접촉 없이 동편위를 수치화 및 도식화 하게 된다. 또한, 알고리즘 및 프로그램의 신뢰도를 평가하기 위하여 기준을 수립하고 종합검측자 및 전철시험차에서 획득한 데이터와 비교하였다.