영상처리를 통한 팬터그래프-전차선로 동적 상하변위 추출 기술 개발

초록

전기철도에서 주행 중인 열차에 전력을 공급하는 전차선로-팬터그래프 시스템은 레일에 따라 설치된 전차선에 팬터그래프를 접촉시키면서 고속으로 서로 작용하므로, 열차가 안전하게 운행할 수 있도록 기술적인 규정에 따라서 시공한다. 전차선은 팬터그래프와의 안정적인 접촉을 유지하기 위하여 균일한 높이를 유지해야 한다. 급격한 높이 변화는 전차선의 이선을 일으키고 결과적으로 팬터그래프 마모의 원인이 된다. 그리하여 전차선의 정적 높이뿐만 아니라 동적 높이를 관리할 필요가 있다. 현재 전차선로 유지보수를 위하여 팬터그래프 비디오 모니터링을 하고 있으므로 이 영상자료를 사용하여 팬터그래프-전차선로 접촉부의 동적 상하 변위를 추출하는 기술을 개발하고 있는 중이다. 본 논문에서는 상하 변위 추출과 관련하여 개발한 기초기술을 소개하고자 한다. 본 논문에서는 집전성능 검증을 위해 전차선이 팬터그래프와 접촉하는 힘을 평가하는 항목인 팬터그래프의 상하 변위를 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 상하 변위를 수치화 및 도식화 하게 된다. 또한, 알고리즘 및 프로그램의 신뢰도를 평가하기 위하여 팬터그래프 가진시험기의 변위 데이터와 비교하는 시험을 수행하였다.