KR0120288B1 - 철도차량의 차체 하중시험장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철도차량의 차체에 대한 하중시험을 하기 위한 장치와 그 방법에 관한 것으로, 철도차량의 내부에 유압실린더(5)와 이 유압실린더(5)에 가해지는 힘을 감지하기 위한 로우드 셀(7)을 설치하고, 상기 유압실린더(5)에 의해 하중이 부가되는 하중을 전자적으로 제어되는 제어기(13)에서 측정제어하도록 하며, 상기 유압실린더(5)에서 부가된 하중에 의해 차체가 변형되는 정도는 차체에 설치된 스트레인 게이지(14)와 이 스트레인 게이지(14)에 전기적으로 연결된 측정시스템(15)에서 측정하여 데이터처리 하도록 함으로써 철도차량의 차체에 대한 하중시험을 간단하면서 정확하게 할 수 있도록 한 것이다.

Description

철도차량의 차체 하중시험장치 및 그 방법

제1도는 본 발명에 따른 장치에서 하중가압부를 구체적으로 도시한 사시도.

제2도는 본 발명에 따른 장치를 사용하여 철도차량의 수직정하중을 시험하기 위한 배치한 상태의 개략도.

제3도는 본 발명에 따른 장치를 사용하여 철도차량의 비틀림 하중을 시험하기 위한 배치한 상태의 개략도.

제4도는 본 발명에 따른 장치를 사용하여 철도차량의 수평압축시험을 하기 위해 배치한 상태의 개략도.

제5도는 본 발명에 따른 장치의 전체적인 시스템을 도시한 블럭도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 천정면 2: 인장봉

3 : 철도레일 4 : 지지비임

5 : 유압실린더 6 : 바닥

7 : 로우드 셀 8 : 하중분포용 지지비임

9 : 보호판 10 : 걸림쇠

11 : 유압펌프 12 : 전자비례제어밸브

13 : 제어기 14 : 스트레인 게이지

15 : 측정시스템

본 발명은 철도차량의 차체하중 시험을 하기 위한 장치와 그 방법에 관한 것으로, 특히 유압시스템을 이용하여 하중을 가하고, 이 하중에 의한 반응을 컴퓨터로 분석하여 철도차량 차체에 가해지는 수직, 수평, 압축 및 비틀림하중에 대한 반응을 시험하기 위한 장치와 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 철도차량을 새로이 설계 제작한 후에는, 하중지지시험을 하여 이 차량이 지탱할 수 있는 한계하중을 측정하고 있다. 이러한 하중시험을 하기 위한 종래의 방법으로는 차체에 등분포의 하중을 가하기 위해 일일이 수작업으로서 10, 20kg의 하중을 50-60ton까지 적재하였는 바, 이와 같은 방법은 인력의 투여와 시간이 많이 소요됨은 물론, 이러한 시간과 인력의 투여에 비하여 하중이 정확하게 등분포하중으로 작용할 수 있게 하중을 균일하게 적재할 수 없다는 단점이 있었고, 그 시험결과의 데이터처리에 있어서도 일일이 수작업으로 처리를 하여야 하기 때문에 작업이 느리게 됨은 물론 시간과 인력이 많이 소요된다는 단점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점들을 해소시키기 위한 안출된 것으로, 차체에 하중을 정확하게 분포시킨 상태로 가할 수 있고, 또 그 결과를 컴퓨터로 정확하고 신속하게 처리 할 수 있도록 한 철도 차량 차체의 하중 시험장치와 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 방법은 차체에 가하는 하중을 유압실린더의 작동으로 조절할 수 있게 하고, 이 유압실린더에 의해 가해지는 하중은 로우드 셀에 의해 측정되어지게 하며, 상기 하중에 의해 차체에 가해지는 변형은 스트레인게이지에 의해 감지되도록 하는 한편, 상기 스트레인감지기와 로우드 셀에 가해지는 하중을 컴퓨터로 분석시켜서 차체의 각 부분에 가해지는 하중을 정확하게 분석 측정할 수 있도록 한 것이다.

한편, 본 발명에 따른 장치는 차체의 바닥 윗면에 유압실린더를 설치하고, 이 유압실린더의 아래에 로우드 셀(load cell)을 설치하여 상기 유압실린더에 압유를 공급함으로써 이 실린더가 차체의 바닥에 하중을 가하게 하고, 이때 가해지는 하중은 상기 로우드 셀이 측정하게 하는 한편, 상기한 바와 같이 가해지는 하중에 의해 차체에 발생되는 변형은 차체에 설치된 스터레인게이지를 통해서 측정하며, 상기 로우드 셀과 스트레인게이지를 컴퓨터와 연결시켜서 가해지는 응력과 변형률을 정확하게 감지하게 계산하도록 되어 있다.

이하 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 자세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 장치에서 하중부가장치의 1실시예를 도시한 것으로서, 이 하중부가장치는 차량의 천정면(1)에 닿아 있으면서 그 양 선단의 각각이 인장봉(2)에 의해 철도레일(3)에 대해 지지되는 지지비임(4)이 설치되고, 상기 지지비임(4)의 하부에 유압실린더(5)가 설치되어 이 실린더(5)의 작동에 따라 차체의 바닥(6)에 하중에 가하도록 되어 있는 한편, 상기 유압실린더(5)의 아래에는 로우드 셀(7)이 설치되어 유압실린더(5)에서 가해지는 하중을 측정하도록 되어 있다.

그리고, 상기 로우드 셀(7)의 아래에는 하중분포용 지지비임(8)을 설치하여 유압실린더(5)에서 가해지는 하중이 차체바닥에 고르게 분포되어지게 하는 것이 바람직한데, 이때 상기 하중분포용 지지비임(8)은 가로방향과 세로방향으로 각각 배치시켜서 하중이 차체의 바닥에 대해 가로방향과 세로방향으로 고르게 분포되어게 하는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 하중분포용 지지비임(8) 아래에는 차체의 바닥을 보호하기 위한 보호판(9)을 설치하여 상기 지지비임(8)에서 가해지는 하중이 차체의 바닥에 직접적으로 가해지지 않도록 함으로써 차체의 바닥을 보호하도록 하는 것이 바람직하다.

상기한 바에서, 인장봉(2)은 그 상단이 상기한 바와 같이 상부 지지비임(4)에 대해 축선회 할 수 있게 하는 것이 바람직하고, 하단은 철도레일(3)에 확실하게 걸어줄 수 있도록 하기 위해 걸림쇠(10)를 사용하여 레일(3)에 대해 확실하게 걸려지지되도록 하는 것이 바람직하다.

물론, 상기한 바의 유압실린더(5)는 제5도에 도시된 바와 같이 유압펌프(11)와 전자비례제어밸브(12)로 이루어진 유압발생장치와 연결되어 필요에 따라 적절한 유압을 공급받도록 되어 있는 한편, 이 실린더(5)와 로우드 셀(7)은 역시 제5도에 도시된 바와같이 전기적으로 제어되는 제어기(13)와 연결되어서, 로우드 셀(7)에서 감지되어지는 하중과 실린더(5)에서 가해지는 하중을 비교하여 판단하면서 제어하도록 되어 있다.

한편, 차체에는 제5도에 도시된 바와 같이 상기 유압실린더(5)에 의해 가해지는 하중에 따라 차체가 변형되는 정도를 감지하기 위해 스트레인 게이지(14)가 부착되어 있고, 이 스트레인 게이지(14)는 측정시스템(15)에 구비되어 있는 컴퓨터등과 같은 여러 가지의 장비로써 차체의 변형량을 감지하도록 되어 있다.

따라서, 상기한 바의 구조로 이루어져 있는 본 발명의 장치는, 유압실린여(5)를 이용해서 차체의 바닥에 하중을 가하면서 그 가해지는 하중을 상기 로우드 셀(7)이 감지하고, 이 감지된 하중의 크기에 따라 제어기(13)에서 유압을 발생시키는 유압펌프(11)와 이 펌프(11)에서 토출된 압유의 흐름을 제어하는 전자비례제어밸브(12)를 적절히 조절하여, 유압실린더(5)로 공급되는 압유의 양을 적절히 제어해 줌으로써 차체의 바닥에 가해지는 하중의 크기를 원하는 바의 정도로 조절해 줄 수 있도록 되어 있다.

상기한 바와 같은 구조로 이루어져 있는 본 발명의 장치를 이용하여 차체를 시험하는 방법은, 제2도 내지 제4도에 도시된 바와 같이 나타내어질 수 있는 바, 제2도는 수직정하중을 시험하기 위한 장치의 배열관계를 나타낸 것으로서, 상기한 바와 같은 다수개의 장치를 차량의 폭 방향을 따른 중심부에 차량의 길이방향을 따라 소정의 간격을 두고 등간격으로 설치하여, 차체의 바닥에 등분포하중이 전달되도록 함으로써 수직 정하중 시험을 할 수 있도록 한 것이다.

그리고, 제3도는 비틀림 하중시험을 하기 위한 배열관계를 도시한 것으로서, 상기의 하중부가장치를 차체의 전 또는 후방에서 폭 방향을 따라 중심에서부터 한쪽으로 치우친 쪽에 설치하여 하중이 차량에 대해 한쪽으로 기울어지게 가해지도록 함으로써 차체가 비틀림하중을 받도록 한 것이다.

또한, 제4도는 수평압축 시험을 하기 위한 배열관계를 도시한 것으로서, 상기 하중부가장치를 차체의 길이방향을 따라 집중적으로 가하여 차량의 수평으로 압축력을 받도록 한 것이다.

상기한 바와 같이, 차체를 시험하고자 하는 방법에 따라 하중부가장치를 제2도 내지 제4도와 같이 설치하여 하중을 가하고, 이때 발생되는 응력은 상기에서 설명한 바의 제5도에 도시된 바와 같이 차체의 벽면에 설치된 스트레인 게이지(14)와 이 스트레인 게이지(14)에 연결된 측정시스템(15)을 이용해 감지 분석하고, 차체에 가해지는 하중은 상기 로우드 셀(7)과 이 로우드 셀(7)이 연결된 제어기(13)와 전자비례제어밸브(12)에 의해 유압실린더(5)로 공급되는 압유의 공급량을 조절함으로써 필요한 크기로 정확하게 제어할 수 가 있는 것이다.

그리고, 상기 유압실린더(5)로 공급되는 압유의 양은 전자비례제어밸브(12)에 의해서 제어되기도 하지만, 근본적으로 유압펌프(11)의 토출량을 제어함으로써 불필요한 압유의 발생을 줄일 수 가 있다.

한편, 상기 스트레인 게이지(14)는 차체의 변형률을 측정하고자 하는 부위에 따라 적절하게 위치를 바꾸어 부착시켜 측정할 수 가 있고, 하중분포용 지지비임(8)과 보호판(9)은 필요에 따라 적절하게 가변시키면서 설치할 수가 있으며, 그 설치 개수도 필요에 따라 선택적으로 상황에 따라 결정할 수 가 있는 것이다.

또한, 상기 지지비임(4)은 수직정하중을 시험하는 경우나 비틀림하중을 시험하는 경우 및 수평압축시험을 하는 경우에 따라 각각 설치방향이 달라야 하는 바, 예컨데 수직정하중을 시험하는 경우에는 제1도에 도시된 바와 같이 차량의 좌우측 출입문을 가로질러서 길이방향을 따라서 다수개 설치아혀도 되고, 또는 상기 지지비임(4)을 차량의 길이방향을 따라서 설치하여 이 지지비임을 지지하은 인장봉(2)이 차체의 전후 방향에서 돌출설치되도록 할 수 도 있다.

그리고, 또한 비틀림시험을 하는 경우에는 상기 제3도에 도시된 바와 같이 차량의 출입문을 가로질러서 지지비임(4)을 설치하고, 이 지지비임(4)의 중심에서부터 한쪽 측방으로 치우친 쪽에 유압실린더(5)를 설치하여 시험할 수 가 있다.

한편, 상기 지지비임(4)을 지지하는 인장봉(2)은 상기한 바와같이 지지비임(4)의 배치상태에 따라 그 양쪽 선단을 지지해줄 수 있도록 하는 구조로 할 수 가 있는 바, 예컨데 제4도에 도시된 바와 같이 차체의 길이방향으로 수평압축시험을 하는 경우에는 지지비임(4)을 차량의 길이방향을 따라 배치시키면서 이 지지비임(4)의 양쪽선단을 지지하는 인장봉(1)이 도시되지 아니한 보조레일에 의해 지지되도록 할 수 가 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 유압실린더(5)와 제어기(13) 및 측정시스템(15)을 이용함으로써, 차체에 가하는 하중을 정확하게 제어할 수 있고, 또 그 하중에 의해 차체가 변형되는 것을 정밀하게 측정할 수 있는 한편, 차체의 하중시험을 간단하게 실행할 수 있는 것이다.

Claims (6)

1. 철도차량의 내부에 유압실린더(5)와 이 유압실린더(5)에 가해지는 힘을 감지하기 위한 로우드 셀(7)을 설치하고, 상기 유압실린더(5)에 의해 하중이 부가되는 하중을 전자적으로 제어되는 제어기(13)에서 측정제어하도록 하며, 상기 유압실린더(5)에서 부가된 하중에 의해 차체가 변형되는 정도는 차체에 설치된 스트레인 게이지(14)와 이 스트레인 게이지(14)에 전지적으로 연결된 측정시스템(15)에서 측정하여 데이터처리 하도록 된 철도차량의 차체하중시험방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 유압실린더(5)로 공급되는 압유가 로우드센서(7)에서 감지되는 하중과 이 하중을 제어하는 제어기(13)의 출력신호에 의해 제어되는 전자비례제어밸브(12)에 의해 제어공급되어지도록 한 것을 특징으로하는 철도차량의 차체하중시험방법.
3. 차량의 천정면(1)에 닿아 있으면서 그 양 선단의 각각이 인장봉(2)에 의해 철도레일(3)에 대해 지지되도록 지지비임(4)이 설치되고, 상기 지지비임(4)의 하부에 유압실린더(5)가 설치되어 이 실린더(5)의 작동에 따라 차체의 바닥(6)에 하중에 가해지도록 되어 있으며, 상기 유압실린더(5)아래에는 로우드 셀(7)이 설치되어 유압실린더(5)에서 가해지는 하중을 감지하도록 되어 있는 한편, 철도차량의 측벽에 상기 유압실린더(5)에 의해 가해지는 하중에 의해 차체가 변형되는 것을 감지하기 위한 스트레인 게이지(14)가 설치되고, 상기 스트레인 게이지(14)에서 출력되는 감지신호는 측정시스템(15)으로 인가된 변형률을 감지하도록 되어 있고, 상기 로우드센서(7)에서 감지된 하중의 크기 신호는 제어기(13)로 인가되어 유압실린더(5)에 의해 부가되는 하중의 크기에 따라 유압펌프(11)에서 토출되는 압유의 토출량을 제어해 주도록 된 철도차량의 차체하중시험방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 유압펌프(11)와 유압실린더(5) 사이에 제어기(13)에서 축력되는 신호의 크기에 따라서 제어되는 전자비례제어밸브(12)가 설치된 것을 특징으로하는 철도차량의 차체하중시험방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 로우드 셀(7)의 아래에 유압실린더(5)에서 가해지는 하중이 차체바닥에 고르게 분포되어지도록 하기 위한 하중분포용 지지비임(8)이 설치된 것을 특징으로 하는 철도차량의 차체하중시험방법.
6. 제3항에 있어서, 상기 하중분포용 지지비임(8) 아래에 차체의 바닥을 보호하기 위한 보호판(9)이 설치된 것을 특징으로하는 철도차량의 차체하중시험방법.