KR101381226B1

KR101381226B1 - 전동열차의 진동측정 시스템

Info

Publication number: KR101381226B1
Application number: KR1020120157298A
Authority: KR
Inventors: 송영천
Original assignee: 송영천; 케이티엠엔지니어링(주)
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2014-04-04

Abstract

본 발명은 전동열차의 진동측정 시스템에 관한 것이고, 구체적으로 고속 전동열차의 설치된 감속기의 진동 측정 및 그에 따라 감속기의 상태를 감시할 수 있도록 하는 진동열차의 진동측정 시스템에 관한 것이다. 진동 측정 시스템은 동력 대차에 설치된 적어도 하나의 진동 측정 모듈(14a, 14b, 14c, 15); 진동 측정 모듈(14a, 14b, 14c, 15)로부터 발생되는 적어도 하나의 신호를 수신하여 처리하고, 서브 처리 모듈(131), 서브 통신 모듈(132) 및 서브 데이터 모듈(133)로 이루어진 서브 메인 모듈(11); 및 서브 메인 모듈(11)과 통신 가능한 메인 통신 모듈(121), 서브 메인 모듈(11)로부터 전달된 데이터를 처리하는 메인 데이터 모듈(122) 및 메인 제어 모듈(123)로 이루어진 메인 모듈(12)을 포함하고, 상기 서브 메인 모듈(11)은 미리 결정된 매개변수에 대응되는 각각의 차량의 동력 대차로부터 발생되는 신호를 처리하고 그리고 메인 모듈(11)은 서브 메인 모듈(11)로부터 전달된 신호를 처리한다.

Description

전동열차의 진동측정 시스템{System for Monitering Vibration of Electric Train}

본 발명은 전동열차의 진동측정 시스템에 관한 것이고, 구체적으로 고속 전동열차의 설치된 감속기의 진동 측정 및 그에 따라 감속기의 상태를 감시할 수 있도록 하는 진동열차의 진동측정 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 고속철도란 여객 철도의 일종으로 기존의 철도 차량에 비하여 빠른 차량을 의미하고 200 km/h 이상 또는 250 km/h 이상의 속도로 운행될 수 있도록 설계된 철도를 말한다. 철도는 철 차륜으로 이루어지거나 또는 자기 부상 방식으로 이루어질 수 있다. 철 차륜으로 운행되는 고속철도는 전동기로 차륜을 회전시켜 궤도를 달리는 방식이 사용되고 전차선에서 전력을 공급받아 차량으로 전달하는 팬터그래프(pantograph), 전차선에서 공급받는 전력의 전압을 변환시켜 전동기의 고정자 및 회전자에 전달하는 주변압기, 주변압기에서 전달되는 전압을 전동기 고정자에 전달하여 회전 자장을 발생시키는 모터 블록 및 모터 블록의 전력을 회전자를 통해 차륜으로 전달하는 보조 블록으로 이루어진 전동차; 모터 블록으로부터 전달되는 전류 및 주파수에 따라 출력을 발생시키는 견인 전동기(traction motor), 플렌지를 이용하여 견인 전동기와 결합된 감속기, 차체와 대차 사이의 상대 운동을 허용하도록 감속기와 차축 기어 감속 장치 사이에 위치하는 트리포드(tripod) 및 입력 기어와 차축 기어로 이루어지고 동력을 차축으로 전달하는 차축 치자 감속 장치로 이루어진 동력 대차; 그리고 차체의 하중을 지지하면서 견인력과 제동력을 전달하기 위한 관절 대차를 포함할 수 있다.

고속 철도는 전기에 의하여 운행되고 운행 시스템이 기간산업 형태가 되므로 차량 상태 또는 운행 상태에 대한 감시는 대형 안전사고의 발생을 방지하기 위하여 필수적으로 이루어져야 하고 자동으로 이루어지는 것이 유리하다. 그리고 이와 같은 감시는 실시간으로 이루어지는 것이 유리하다.

고속 철도의 전동 대차에 사용되는 감속 장치의 경우 주기적으로 점검하여 운행 과정에서 발생될 수 있는 결함을 방지하도록 하고 있다. 그러나 점검 주기에 비하여 부품이 빠르게 손상이 되면 운행 위험이 발생될 수 있고 그리고 부품 마모가 느리게 진행되면 불필요하게 부품이 교체될 수 있다는 문제점을 가진다.

철도 차량의 장치 또는 운행의 감시와 관련된 다양한 기술이 개발되었고 특허공개번호 제2001-0111905호 ‘철도의 대차 감시 시스템과 그 감시방법’은 센서를 사용하여 철도 차량의 대차를 감시하는 시스템에 대하여 개시하고 있다. 상기 선행기술은 차축 온도, 대차의 균열 상태, 바퀴 마모, 바퀴 편마모의 대차 상태를 감시하기 위해 부착된 대차 상태 감시 센서부; 상기 대차상태감시 센서부로부터 출력된 신호들을 수집 및 분석하여 경로를 출력하거나 데이터베이스화하여 데이터를 저장장치에 기록하는 주 제어반부를 구비한 대차감시 시스템부; 상기 대차감시 시스템부로부터 통신선을 통해 시리얼 통신으로 대차의 현상태와 기록된 데이터를 전송받아 대차의 검수를 지원하는 철도차량 모니터링 시스템부를 포함하는 철도의 대차 감시 시스템에 대하여 개시하고 있다.

철도 차량의 감시와 관련된 다른 선행기술로 특허공개번호 제2006-0077593호 ‘전기철도차량의 전동기 진동 가속도 측정 시스템’이 있다. 상기 선행기술은 철도의 차륜에 설치되어 철도 차량의 주행 중 차륜의 회전수에 부응하는 펄스 신호를 발생시키는 속도 센서와; 상기 속도 센서를 통해 검출되는 단속 펄스의 주파수를 전압으로 변환하여 주는 주파수/전압 변환부와; 상기 주파수/전압 변환부에서 출력되는 아날로그의 철도 차량 속도 전압을 디지털 신호로 변환시켜 주는 A/D 변환부와; 상기 A/D 변환부의 출력 신호를 입력받아 철도 차량의 현재 주행 속도를 검출하는 차속 검출부와; 상기 속도 센서를 통해 검출되는 단속 펄스를 계수하는 카운터와; 상기 카운터의 출력 신호를 입력받아 펄스의 수에 대응되는 철도 차량의 주행 거리를 산출하여 그 위치를 검출하는 위치 정보 검출부와; 기관사에 의해 조작되는 마스콘이 추진측으로 작동되는지를 검출하는 추진신호 검출부와; 기관사에 의해 조작되는 마스콘이 제동측으로 작동되는지를 검출하는 제동신호 검출부와; 기관사에 의해 마스콘이 추진 또는 제동측으로 작동될 때 펄스폭 변조 방식을 통해 그 위치 및 조작량에 부응하여 최대 동력 대비 %로 읽어들이는 PWM값 입력부와; 상기 추진 및 제동신호 검출부에서 직류 전압으로 출력되는 추진 및 제동 전압을 컴퓨터가 인식할 수 있는 직류 전압으로 변환시켜 주는 DC/DC 변환부와; 상기 PWM 값 입력부에서 출력되는 추진 및 제동 신호를 100분율로 환산하여 변환시켜 주는 신호변환기와; 각 차량에 설치되어 있는 전동기에서 전후, 좌우 및 상하 방향에 대한 진동 가속도 값을 디지털 신호로 변환시켜 주는 제2 A/D 변환부와; 상기한 각부의 출력 신호를 실시간으로 입력받아 각 차량의 전동기에서 발생되는 전후, 좌우, 상하 방향에 대한 진동 가속도와 마스콘의 상태 및 주행 속도와 위치 정보를 기억함과 동시에 해당 정보를 출력하는 컴퓨터로 구성된 전기 철도 차량의 전동기 진동 가속도 측정 시스템이 있다.

철도 차량이 감시와 관련된 다른 선행기술로 특허공개번호 제2010-0021327호 ‘궤도틀림 실시간 감시시스템’이 있다. 상기 선행기술은 철도 차량에 탑재되어 철도의 궤도 틀림을 검측하고 이상을 감시하기 위하여 좌우측 차륜의 상하 움직임과 함께 각각 운동하는 축상 부재의 일측에 고정 장착하여 차륜의 상하방향 운동을 검측하는 좌우 두 개의 상하 진동센서와; 차륜의 좌우 방향 움직임과 함께 운동하는 축상 부재의 일측에 고정 장착하여 차륜의 좌우 운동을 검측하는 좌우진동센서와; 상기 축상의 부재에 고정 장착되어 휠셋과 양측 궤도간의 수평거리를 측정하는 수평거리감지수단으로 궤도검측 수단을 구성하고, 차륜 또는 차륜과 연계하여 회전운동하는 부재의 회전속도를 감지하여 차량의 속도를 검측하는 차량속도센서와; 침목 또는 노반에 설치되며 궤도 정보를 내장하고 있는 RFID TAG와, 철도 차량에 탑재하여 이 TAG를 가까이 지나갈 때 무선으로 TAG의 내장 정보를 받아들이는 RFID READER와, 이 정보를 처리하는 RFID 프로세서로 구성되어 궤도상의 차량위치를 자동으로 인식하는 RFID 시스템을 가지며; 이들 수집된 자료로부터 궤도의 틀림량을 계산하고 측정자료지점의 궤도상의 위치를 계산해주는 데이터처리장치와; 데이터를 실시간으로 궤도관리시스템으로 전송하는 무선통신장치로 구성하여; 주행하는 철도차량에 탑재되어 각 차량위치에서의 궤도 틀림 상태를 비접촉식으로 검측하여 실시간으로 무선으로 송신하여 궤도 관리에 활용하는 궤도 틀림 실시간 감시시스템에 대하여 개시하고 있다.

상기 선행기술은 철도 차량 일반에 적용될 수 있는 기술에 해당하지만 정밀하게 관련 장치로부터 발생되는 신호를 측정하여 처리하기 어렵고 센서로부터 측정되어 전달되는 신호의 신뢰성이 낮다는 문제점을 가진다. 아울러 구체적으로 관련 장치에 대한 정보를 얻기 위하여 요구되는 탐지 대상이 명확하지 않으면서 이와 동시에 탐지 대상의 작동 상태와 관련성이 작다는 단점을 가진다.

본 발명은 선행기술이 가진 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.

본 발명의 목적은 전동 열차 또는 고속 전동 열차의 전동 대차에서 발생되는 신호를 탐지 및 처리하여 전동 대차의 작동 상태를 실시간으로 확인하며 고장의 원인을 사전 진단하여 예측 보전을 위한 자료를 제공하는 전동열차의 진동측정 시스템이다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 진동 측정 시스템은 동력 대차에 설치된 적어도 하나의 진동 측정 모듈; 진동 측정 모듈로부터 발생되는 적어도 하나의 신호를 수신하여 처리하고, 서브 처리 모듈, 서브 통신 모듈 및 서브 데이터 모듈로 이루어진 서브 메인 모듈; 및 서브 메인 모듈과 통신 가능한 메인 통신 모듈, 서브 메인 모듈로부터 전달된 데이터를 처리하는 메인 데이터 모듈 및 메인 제어 모듈로 이루어진 메인 모듈을 포함하고, 상기 서브 메인 모듈은 미리 결정된 매개변수에 대응되는 각각의 차량의 동력 대차로부터 발생되는 신호를 처리하고 그리고 메인 모듈은 서브 메인 모듈로부터 전달된 신호를 처리한다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 적어도 하나의 신호는 동력 대차의 감속기에 설치된 기어의 맞물림 상태와 관련된 신호, 동력 대차의 온도 및 윤활유의 온도를 포함한다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 서브 메인 모듈은 적어도 하나의 신호로부터 미리 결정된 매개변수 데이터를 생성하여 메인 모듈로 전송한다.

본 발명에 따른 진동 측정 시스템은 전동 대차로부터 발생되는 진동과 관련된 신호를 실시간으로 다양한 매개 변수를 기초로 처리하는 것에 의하여 탐지의 신뢰성이 향상될 수 있도록 한다는 이점을 가진다. 또한 탐지된 신호가 자동으로 처리되면서 운행자에 의하여 관리가 될 수 있도록 하는 것에 의하여 시스템의 효율성이 향상될 수 있도록 한다는 이점을 가진다. 추가로 본 발명에 따른 시스템은 고속철도의 관리 자동화가 가능하도록 하면서 운행의 안전성이 향상될 수 있도록 한다는 장점을 가진다.

도 1a는 본 발명의 따른 시스템의 작동 구조에 대한 실시 예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1b 본 발명에 따른 시스템의 작동 방법에 대한 실시 예를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 시스템이 고속철도차량에 설치되는 작동되는 실시 예를 제시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 시스템에 적용되는 진동 측정 센서가 전동 대차에 설치되는 실시 예를 제시한 것이다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.

도 1a는 본 발명의 따른 시스템의 작동 구조에 대한 실시 예를 개략적으로 도시한 것이다.

도 1a를 참조하면, 본 발명에 따른 진동측정 시스템(10)은 동력 대차에 설치된 적어도 하나의 진동 측정 모듈(14a, 14b, 14c, 15); 진동 측정 모듈(14a, 14b, 14c, 15)로부터 발생되는 적어도 하나의 신호를 수신하여 처리하고, 서브 처리 모듈(131), 서브 통신 모듈(132) 및 서브 데이터 모듈(133)로 이루어진 서브 메인 모듈(11); 및 서브 메인 모듈(11)과 통신 가능한 메인 통신 모듈(121), 서브 메인 모듈(11)로부터 전달된 데이터를 처리하는 메인 데이터 모듈(122) 및 메인 제어 모듈(123)로 이루어진 메인 모듈(12)을 포함하고, 상기 서브 메인 모듈(11)은 미리 결정된 매개변수에 대응되는 각각의 차량의 동력 대차로부터 발생되는 신호를 처리하고 그리고 메인 모듈(11)은 서브 메인 모듈(12)로부터 전달된 신호를 처리한다.

본 발명에 따른 시스템은 관련 장치에 설치되어 탐지 신호를 발생시키는 센서(100), 센서(100)로부터 발생된 신호를 수신하여 처리하는 상태 감시 시스템(200) 및 상태 감시 시스템(200)에서 처리된 결과에 따라 관련 장치를 관리하는 관리자(300)로 이루어질 수 있다. 관련 장치는 예를 들어 고속전동열차의 전동대차 또는 감속기가 될 수 있고 그리고 상태 감시 시스템(200)은 클라이언트와 서버로 이루어질 수 있다.

도 1a의 (나)에 도시된 것처럼, 센서(100)는 진동 측정 모듈(14a, 14b, 14c, 15)이 될 수 있고 동력 대차의 감속기에 설치될 수 있다. 진동 측정 모듈(14a, 14b, 14c, 15)은 서로 다른 위치에 설치될 수 있고 동력 대차의 진동, 온도 및 윤활유의 온도와 같은 것이 측정되어 상태 감시 시스템(200)으로 전달될 수 있다. 진동 측정 모듈(14a, 14b, 14c, 15)은 디지털 측정 센서 또는 아날로그 측정 센서를 포함할 수 있고 각각의 센서에서 측정된 값은 전기적 신호로 변환되어 상태 감시 시스템으로 전달될 수 있다.

상태 감시 시스템(200)은 진동 측정 모듈(14a, 14b, 14c, 15)과 연결된 다수 개의 서브 메인 모듈(11)과 각각의 서브 메인 모듈(11)에 연결된 메인 모듈(12)을 포함할 수 있다. 서브 메인 모듈(11)은 다수 개가 될 수 있고 예를 들어 각각의 동력 대차에 설치된 진동 측정 모듈(14a, 14b, 14c, 15)과 연결될 수 있다. 서브 메인 모듈(11)은 진동 측정 모듈(14a, 14b, 14c, 15)로부터 전송되는 센서 데이터를 수신하여 처리하는 서브 처리 모듈(131), 메인 모듈(12)에 대한 통신 상태를 확인하면서 관련 데이터를 송신하는 서브 통신 모듈(132) 및 서브 처리 모듈(131)에서 수신된 센서 데이터를 연산하여 파라미터 데이터를 생성하는 서브 데이터 모듈(133)을 포함할 수 있다.

서브 처리 모듈(131)은 예를 들어 FPGA(Field-Programmable Gate Array) 모듈이 될 수 있다. FPGA 모듈이 진동 측정 모듈(14a, 14b, 14c, 15)로부터 다양한 인자가 측정이 되어 필요한 신호로 변환되어 서브 메인 모듈(11)로 전달될 수 있도록 한다. 진동 측정 모듈(14a, 14b, 14c, 15)에서 탐지된 데이터는 서브 처리 모듈(131)을 통하여 서브 메인 모듈(11)로 전송이 될 수 있다. 그리고 다시 탐지 데이터는 서브 데이터 모듈(133)로 전송되어 매개변수 데이터로 변환될 수 있다. 매개변수 데이터란 전동대차의 상태를 파악하기 위하여 미리 설정되어 기준 값과 비교가 가능하도록 수치화가 된 데이터를 말한다. 매개변수 데이터는 예를 들어 선정 주파수대역(Bandwidth)의 진폭을 합산한 전체 에너지 값(Overall), 기어의 이빨이 맞물리는 부분 상태를 나타내기 위한 것으로 기어의 편심, 이빨 형상의 마모 또는 과도 백 래시를 나타내는 기어 이빨 주파수(GMF), 베어링의 내륜 주파수(BPFI), 베어링의 외륜 주파수(BPFO), 감속기 축 주파수(Shaft) 또는 베어링과 기어에서 발생하는 충격 진동의 첨단 값(Kurtosis)와 같은 것이 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 추가로 전동대차의 온도 또는 윤활유의 온도도 마차가지로 데이터 파라미터에 포함될 수 있다.

서브 데이터 모듈(133)에서 변환된 매개변수 데이터는 다시 서브 메인 모듈(11)로 전송될 수 있다. 그리고 서브 통신 모듈(132)은 메인 모듈(12)과 통신이 가능한지 여부를 확인하고 그에 따라 서브 메인 모듈(11)로부터 메인 모듈(12)로 매개변수 데이터의 전송 여부가 결정될 수 있다.

메인 모듈(12)은 서브 메인 모듈(11)로부터 수신된 매개변수 데이터를 처리하여 동력 대차를 상태를 진단하게 된다. 메인 모듈(12)은 서브 메인 모듈(11)과 통신하기 위한 메인 통신 모듈(121), 서브 메인 모듈(11)로부터 수신된 매개변수 데이터를 연산하여 동력 대차의 이상 여부를 판단하는 메인 데이터 모듈(122) 및 필요한 명령의 입력, 자료의 표시 또는 데이터의 처리 형태의 결정과 같은 메인 모듈(11)의 제어를 위한 메인 제어 모듈(123)을 포함할 수 있다. 추가로 메인 모듈(12)은 매개변수 데이터의 처리 결과와 같은 관련 데이터를 저장하기 위한 저장 모듈(133)을 포함할 수 있다.

서브 메인 모듈(11)과 메인 모듈(12) 사이에 예를 들어 열차 운행 속도와 같이 매개변수 데이터를 생성하거나 동력 대차의 상태를 탐지하기 위한 다양한 데이터의 송수신이 가능하다.

모듈 사이의 통신은 예를 들어 RS-232 통신, 블루투스 통신 또는 다른 이 분야에서 공지된 임의의 통신 방법이 사용될 수 있지만 바람직하게 데이터 신뢰성이 높고, 데이터 전송이 빠르고, 1:N 또는 N:N 통신이 가능하면서 원거리 통신이 가능한 TCP/IP 통신이 적용될 수 있다.

추가적으로 본 발명에 따른 시스템은 GPS(Global Positioning System) 모듈을 포함할 수 있다. GPS 모듈은 예를 들어 운행 과정에서 위치 정보 또는 시간 정보를 위하여 사용될 수 있다. 일반적으로 선로가 설치된 위치에 따라 동력 대차로부터 측정되는 센서 데이터가 차이를 가질 수 있다. 다른 한편으로 위치에 따른 동력 대차의 센서 데이터의 차이로부터 선로의 이상 유무가 탐지될 수 있다. 이와 같이 GPS 모듈이 본 발명에 따른 시스템에 적용되어 다양한 형태로 이용될 수 있다.

아래에서 본 발명에 따른 시스템의 작동 과정에 대하여 설명된다.

도 1b 본 발명에 따른 시스템의 작동 방법에 대한 실시 예를 나타낸 것이다.

도 1b를 참조하면, 본 발명에 따른 시스템의 적용을 위하여 먼저 시스템의 초기화가 진행될 수 있다(S11). 시스템의 초기화가 진행되면(S11) 동력 대차에 설치된 진동 측정 모듈에서 진동, 온도 또는 윤활유의 온도와 같은 것이 측정되어 전기 신호로 변환될 수 있다. 그리고 변환된 신호는 서브 메인 모듈에 수집될 수 있다(S12). 일반적으로 진동의 크기는 변위, 속도 및 가속도로 표시될 수 있고 각각의 값은 미분 또는 적분을 통하여 서로 변환이 될 수 있다. 진동 측정 모듈로부터 수집된 센서 데이터는 가속도 센서에 의하여 측정된 주파수 대역별 가속도가 될 수 있고 필요에 따라 속도 또는 변위로 변환될 수 있다. 다만 본 발명에 따른 센서는 가속도 센서에 제한되지 않는다.

서브 메인 모듈(S12)은 수집된 센서 데이터를 연산하여(S131) 매개변수 데이터로 변환하게 된다(S132). 이에 따라 예를 들어 센서 데이터의 연산(S131)은 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform)과 같은 것이 될 수 있다. 그로부터 동력 대차의 상태를 점검하기 위한 매개변수 데이터가 생성되어(S132) 예를 들어 각 주파수 대역별 속도, 가속도 또는 변위의 실효치(RMS)(S141), 주파수 대역별 피크 값(Peak)(S142), 충격의 정도를 탐지하기 위하여 피크 값/실효치로 계산되어 파형의 첨예한 정도를 나타내는 파고율(Crest Factor: CoF)(S143), 과도기 값(Transient)(S144), 베어링 내륜 또는 외륜 주파수(BP)(S145) 또는 진단을 위하여 요구되는 기타 매개변수 데이터(ETC)(S146)가 산출될 수 있고 그에 따라 전체 값(OV)(S147) 및 파형(S148)이 생성될 수 있다.

서브 메인 모듈에서 관련 매개변수 데이터의 생성이 완료되어 주파수 대역별로 파형이 생성되면 메인 모듈로 전송을 위하여 접속 여부가 확인 될 수 있다(S15). 접속이 허용되면(YES) 서브 메인 모듈로부터 메인 모듈로 매개변수 데이터가 전송될 수 있다(S16). 이에 비하여 접속이 허용되지 않으면(NO) 다시 접속이 시도될 수 있고(S151) 그리고 이후 접속 여부가 확인될 수 있다(S152). 이후 정해진 회수로 접속 시도 및 접속 여부의 확인이 이루어질 수 있고 만약 계속적으로 접속이 허용되지 않으면(NO) 매개변수 데이터는 저장이 되고 다시 데이터 수집이 단계로 이행될 수 있다. 이에 비하여 접속이 허용되면(YES) 메인 모듈로 매개변수 데이터가 전송될 수 있다(S16). 매개변수 데이터가 전송이 되면 수신 완료 여부가 확인이 될 수 있고(S17) 그리고 수신 완료가 확인이 되면 다시 데이터 수집 단계로 이행될 수 있다.

본 발명에 따른 시스템에서 서브 메인 모듈과 메인 모듈로 분리하여 데이터를 처리하는 것은 실시간 감시를 위한 것이다. 예를 들어 서브 메인 모듈은 각각의 동력 대차에 설치될 수 있고 그리고 메인 모듈은 전체 철도 차량에 적절한 수로 배치될 수 있다. 그리고 메인 모듈은 서버 메인 모듈에서 일차적으로 처리되어 전송된 매개변수 데이터를 이용하여 각각의 동력 대차를 실시간으로 감시할 수 있게 된다.

아래에서 본 발명에 따른 시스템에서 서브 메인 모듈과 메인 모듈이 설치되는 실시 예에 대하여 설명된다.

도 2는 본 발명에 따른 시스템이 고속철도차량에 설치되는 작동되는 실시 예를 제시한 것이다.

도 2를 참조하면, 전동열차는 다수 개의 차량(21a, 21b, 21n)으로 이루어질 수 있고 선두 차량(21a) 및 선미 차량(21b)이 동력 차량에 해당되고 그 사이에 다수 개의 승객 차량(21n)이 설치될 수 있다. 각각의 차량(21a, 21b, 21n)의 동력 대차(22a 내지 22f)에 진동 측정 모듈이 설치될 수 있고 그리고 그에 대응되는 서브 메인 모듈(24a 내지 24f)이 설치될 수 있다. 메인 모듈(25a, 25b)은 동력 차량에 해당되는 선두 차량(21a) 및 선미 차량(21b)에 설치될 수 있고 각각에 모니터링 장치(26a, 26b)가 설치될 수 있다. 각각의 동력 대차(22a 내지 22f)에 설치된 진동 측정 모듈로부터 신호를 전송하기 위하여 정션 박스(junction box)(23a 내지 23f)가 설치될 수 있고 그리고 센서 데이터는 각각의 정션 박스(23a 내지 23f)를 경유하여 서브 메인 모듈(24a 내지 24f)로 전송될 수 있다. 전력 케이블을 통하여 요구되는 전력이 전송될 수 있고 서브 메인 모듈(24a 내지 24f) 사이에 랜 케이블에 의하여 통신이 이루어질 수 있다. 그리고 전체 시스템은 차량컴퓨터제어장치(On-Board Computer System)(27a, 27b)에 의하여 제어될 수 있다.

다양한 형태의 배치가 가능하고 본 발명에 따른 시스템은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

아래에서 진동 측정 모듈의 실시 예에 대하여 설명된다.

도 3은 본 발명에 따른 시스템에 적용되는 진동 측정 센서가 동력 대차에 설치되는 실시 예를 제시한 것이다.

도 3을 참조하면, 동력 대차(22)는 전방 및 후방에 설치되는 차륜 휠(32a, 32b), 차륜 휠(32a, 32a)의 양쪽에 설치되는 차륜(35a 내지 35d), 기어가 서로 맞물리는 구조를 가지는 감속기(34a 내지 34d), 기어 박스(33a, 33b) 및 대차 프레임(31)을 포함할 수 있다. 진동의 측정을 위하여 각각의 감속기(34a 내지 34d)에 진동 측정 모듈(B1 내지 B4)가 설치될 수 있고 그리고 송신 케이블(T1 내지 T4)을 통하여 측정 신호를 정션 박스(23)로 전송할 수 있다. 각각의 감속기(34a 내지 34d)는 횡방향 및 축방향의 진동, 온도 및 윤활유 온도를 측정할 수 있고 탐지된 신호는 정션 박스(23)를 통하여 서브 메인 모듈로 전송될 수 있다. 다른 한편으로 대차 프레임(31)의 몸체(311)에 진동 측정 모듈(B5)이 설치되어 진동이 측정되고 통신 케이블(T5)을 통하여 정션 박스(23)로 전송될 수 있다. 정션 박스(23)는 대차 프레임(31)의 몸체(311)에 설치될 수 있고 전력 케이블 또는 통신 케이블이 정션 박스(23)를 통하여 각각의 장치로 연결될 수 있다.

각각의 감속기(34a 내지 34d) 또는 대차 프레임(31)에서 탐지된 센서 데이터는 정션 박스(23)를 경유하여 서브 메인 모듈로 전송될 수 있다. 그리고 서브 메인 모듈은 수신된 센서 데이터를 연산하여 위에서 설명된 것과 같은 방식으로 처리할 수 있다.

도 3에 제시된 실시 예는 예시적인 것으로 진동 측정 모듈은 다양한 위치에 설치될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

10: 진동 측정 시스템 11: 서브 메인 모듈
12: 메인 모듈 14a, 14b, 14c, 15: 진동 측정 모듈
21a, 21b, 21n: 차량 22a, 22f: 동력 대차
23: 정션 박스 24a, 24f: 서브 메인 모듈
26a, 26b: 모니터링 장치
31: 대차 프레임 32a, 32b: 차륜 휠
35a, 35d: 차륜 33a, 33b: 기어 박스
34a, 34d: 감속기
100: 센서 200: 상태 감시 시스템
300: 관리자
121: 메인 통신 모듈 122: 메인 데이터 모듈
131: 서브 처리 모듈 132: 서브 통신 모듈
133: 서브 데이터 모듈

Claims

다수 개의 차량을 가진 전동열차의 진동측정 시스템에 있어서,
동력 대차에 설치된 적어도 하나의 진동 측정 모듈(14a, 14b, 14c, 15);
진동 측정 모듈(14a, 14b, 14c, 15)로부터 발생되는 적어도 하나의 신호를 수신하여 처리하고, 서브 처리 모듈(131), 서브 통신 모듈(132) 및 서브 데이터 모듈(133)로 이루어진 서브 메인 모듈(11); 및
서브 메인 모듈(11)과 통신 가능한 메인 통신 모듈(121), 서브 메인 모듈(11)로부터 전달된 데이터를 처리하는 메인 데이터 모듈(122) 및 메인 제어 모듈(123)로 이루어진 메인 모듈(12)을 포함하고,
상기 서브 메인 모듈(11)은 미리 결정된 매개변수에 대응되는 각각의 차량의 동력 대차로부터 발생되는 신호를 처리하고 그리고 메인 모듈(11)은 서브 메인 모듈(11)로부터 전달된 신호를 처리하는 것을 특징으로 하는 전동열차의 진동측정 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 적어도 하나의 신호는 동력 대차의 감속기에 설치된 기어의 맞물림 상태와 관련된 신호, 동력 대차의 온도 및 윤활유의 온도를 포함하는 전동열차의 진동측정 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 서브 메인 모듈(11)은 적어도 하나의 신호로부터 미리 결정된 매개변수 데이터를 생성하여 메인 모듈(12)로 전송하는 것을 특징으로 하는 전동 열차의 진동측정 시스템.