KR100516959B1 - 철도차량 주행안전성 시험용 윤축의 하중간섭 배제 위치선정방법 및 그 측정장치 - Google Patents

철도차량 주행안전성 시험용 윤축의 하중간섭 배제 위치선정방법 및 그 측정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 철도차량 주행안전성 시험용 윤축의 하중간섭을 배제시키는 위치의 선정방법 및 그 측정장치에 관한 것으로, 그 목적은 철도차량의 차륜에 작용하는 수직, 수평하중을 측정하여 탈선이론에 의한 주행안전성을 극대화하기 위하여 상기 수직, 수평하중에 의한 하중간섭이 최소화되도록 할 수 있도록 하는 것이다.
이를 위한 본 발명에 따른 철도차량 주행안전성 시험용 윤축에서 하중간섭을 배제시키는 위치의 선정방법 및 그 측정장치에 의하면, 수직하중과 수평하중의 상호간섭이 최소인 지점을 예측하기 위한 차륜에 대한 구조해석과 이를 적용한 정하중시험을 수행하여 응력이 집중되는 게이지 부착위치를 선정함으로써 시행착오에 의한 실험실 시험의 반복에 따른 시간과 비용의 낭비를 없애고 측정데이터의 신뢰성과 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 발생한다.

Description

철도차량 주행안전성 시험용 윤축의 하중간섭 배제위치 선정방법 및 그 측정장치{Select method and measurement installation that load interference exclusion location of wheel-set to running safety test of railway vehicle}
본 발명은 철도차량의 주행안전성을 측정하기 위한 윤축의 하중 간섭을 최소화하는 스트레인 게이지 측정위치 선정방법 및 그 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 철도차량의 차륜에 걸리는 수직, 수평하중을 측정하여 탈선이론에 의해 주행안전성을 정확하게 측정하기 위하여 상기 수직, 수평하중에 의한 하중간섭이 최소화되도록 하중의 측정지점을 선정하는 방법 및 그 측정장치에 관한 것이다.
일반적으로, 철도차량에서 레일 위를 주행하는 차륜은 레일의 상태에 따라 진동하면서 주행한다. 이때, 차륜은 차량의 하중을 받음과 동시에 주행시 복잡한 운동으로 인하여 차륜에 수직방향의 힘과 수평방향의 힘을 작용시킨다.
나아가, 수평방향의 힘인 횡압(Q)에 대한 수직방향의 힘인 윤중(P)의 비(Q/P)를 탈선계수라고 하고, 이 값이 일정치를 넘으면 차륜이 레일을 올라타거나 뛰어넘어 탈선을 하게 된다. 따라서 이 탈선계수는 주행안정성 검토의 기준이 되며, 다시말해 횡압(Q)이 과대해지면 승차감을 해치고 심하면 탈선, 전복까지 하게 된다.
따라서, 위와 같은 차량의 탈선 또는 전복을 방지하기 위한 차륜의 횡압, 윤중 등 차륜에 작용하는 하중의 측정 데이터는 차량의 주행성능에 관한 연구, 탈선방지 대책 연구, 궤도구조의 차량에 미치는 영향의 연구 등에 있어서 기초 데이터로 활용되는 것으로서 안전 수송, 고속수송을 위한 차량 및 궤도의 실현에 불가결한 요소이다.
공지의 예로, 이러한 차륜에 작용하는 하중의 측정 데이터를 시험하기 위하여 차륜에 걸리는 횡압과 윤중을 차륜 스포크(Spoke) 부위에 스트레인 게이지를 이용하여 응력을 측정한 예가 있다.
한편, 차륜에 작용하는 횡압과 윤중은 차륜에서 수직하중과 수평하중 등의 두 가지 방향을 동시에 측정하여야 한다. 이 때 차륜에 횡압과 윤중이 작용할 경우, 어느 한 방향으로 힘이 가해지면, 다른 방향의 힘을 감지하는 스트레인 게이지에도 영향을 주게되어 변형이 발생하는데 가능하다면 이 출력값은 서로 상쇄되어 0(이때 발생하는 오차를 상호 간섭오차라 한다)이 되는 것이 바람직하다.
이렇게, 이상적인 출력값(상호 간섭오차 = 0)을 얻기 위하여 측정 대상이 되는 차륜에 윤중 및 횡압 측정용 게이지를 부착한 후 측정을 하게 된다. 따라서 상호간섭이 없는 위치가 가장 이상적이지만 실제 운용차량의 차륜 형상은 상호간섭이 당연히 발생할 수 있는 구조이므로, 상호간섭이 가장 적은 위치를 선정해야 한다.
도 1은 통상의 차륜에서 응력을 측정하는 위치를 보인 것으로, 통상적인 스트레인 게이지를 부착하여 외력에 상당한 저항변화를 이용하는 방법을 취하고 있다. 이것은 차축(1)과 내륜(2)에 리드선 통과구멍을 뚫은 다음, 다수개의 스트레인 게이지를 차륜에 부착하여 결선한 후 슬립링(Slipring)을 통하여 인출하고, 동응력 측정기의 증폭기에 도입하여 증폭한 후 오실로그래프(Oscillograph)에 의해 기록하여 외력에 상당한 저항변화를 측정하여 횡압, 윤중, 탈선계수를 도출한다.
그러나, 이와 같은 방법은 다양한 문헌정보와 경험을 바탕으로 하여 실제 차륜에 스트레인 게이지를 부착한 상태에서 시행착오에 의한 반복적인 실험을 계속하여 평균적인 측정값을 산출하게 된다. 따라서, 반복적인 실험에 의한 시간과 비용의 낭비가 극심하고, 차후 개발하게 되는 차륜의 설계에는 전혀 도움이 되지 않을 뿐만 아니라, 다시 반복적인 실험을 통하여 측정값을 산출해야 하는 문제점이 발생하였다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 철도차량 주행안전성 시험용 윤축의 하중간섭을 배제하기 위한 최적 위치의 선정방법 및 그 측정장치를 제공한다.
하나의 바람직한 실시 태양에 있어서, 본 발명에 따른 철도차량 주행안전성 시험용 윤축의 하중간섭 배제 위치 선정방법 및 그 측정장치는 전술한 문제를 모두 해소하고, 하중간섭이 적으면서도 출력강도는 큰 지점을 선택하여 스트레인 게이지를 부착함으로서, 측정데이터의 신뢰성과 정밀도를 향상시키기 위한 최적의 측정지점 선정방법 및 측정장치를 제공한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 철도차량 주행안전성 시험용 윤축의 하중간섭 배제 위치 선정방법에 있어서, 상기 윤축을 모델링하여 구조해석을 수행하는 구조해석단계와, 상기 구조해석단계를 통하여 나온 데이터 해석결과를 적용하기 위해 스트레인 게이지 부착 위치를 선택하는 게이지 위치 선정단계와, 상기 게이지 위치 선정단계에서 선정된 위치에 스트레인 게이지를 부착하여 하중간섭의 영향을 시험하는 하중간섭영향 파악단계와, 상기 하중간섭영향 파악단계에서 파악된 하중데이터를 처리하는 데이터 처리단계를 포함한다.
또한, 상기 하중간섭영향 파악단계는 상기 게이지 위치 선정단계를 통한 해석 결과를 적용하기 위해 선정한 위치에 스트레인 게이지를 부착하여 정하중시험을 실시하는 정하중 시험단계와, 상기 정하중 시험단계를 통하여 선정위치의 적절성을 확인하고, 하중간섭을 측정하는 횡압측정단계와, 상기 정하중 시험단계와 횡압측정단계의 결과를 통해 정확한 위치를 선정하여 실제 주행안전성 시험에서 사용할 스트레인 게이지를 부착하는 게이지 부착단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 철도차량 주행안전성 시험용 차륜에서 하중간섭을 배제시키기 위한 측정장치에 있어서는, 차륜의 허브 중앙에 가공된 측정홀에 상기 허브의 끝단과 일정한 거리로 적어도 하나 이상으로 마련된 스트레인 게이지와, 상기 스트레인 게이지로부터 측정대상의 변형을 감지하여 저항의 변화로 바꾸어 이를 전압의 변화로 바꾸어 주는 게이지 브릿지와, 상기 게이지 브릿지에서 출력되는 미소한 전압 신호를 증폭해주는 앰플리파이어와, 상기 앰플리파이어에서 증폭된 신호를 디지털 신호로 바꾸어 주는 A/D컨버터와, 상기 A/D컨버터에 의해서 변환된 디지털 신호를 하중데이터로 변환하여 표시해주는 디스플레이부를 포함한다.
이하 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 철도차량의 주행안전성 시험용 윤축의 응력측정방법의 작동 흐름도를 보인 것이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 철도차량의 주행안전성 시험용 윤축의 응력측정방법은, 상기 윤축을 모델링하여 구조해석을 수행하는 구조해석단계(S100)와, 상기 구조해석단계(S100)를 통하여 나온 데이터 해석결과를 적용하기 위해 스트레인 게이지 부착 위치를 선택하는 게이지 위치 선정단계(S200)와, 상기 게이지 위치 선정단계(S200)에서 선정된 위치에 스트레인 게이지를 부착하여 하중간섭의 영향을 시험하는 하중간섭영향 파악단계(S300)와, 상기 하중간섭영향 파악단계(S300)에서 파악된 하중데이터를 처리하는 데이터 처리단계(S400)를 포함한다.
구조해석단계(S100)는 차륜을 모델링하여 구조해석을 수행하는 것으로, 도 3내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 철도차량의 주행안전성 시험용 윤축의 구조해석 결과가 나타나 있다.
먼저, 도 3은 수직하중이 작용하였을 때 차륜의 응력 σzz의 분포를 보여주고 있다. 도시된 바와 같이, 차륜의 곡면이 시작되는 부위의 내외측에서 각각 최대 인장응력(3.651 kg/㎟)과 최대 압축응력(-5.549 kg/㎟)이 발생함을 알 수 있다.
도 4는 수평하중이 작용하였을 때 차륜의 응력 σzz의 분포를 보여주고 있다. 이것은 수직하중의 경우에서와 마찬가지로 차륜의 곡면이 시작되는 부위의 내외측에서 각각 최대 인장응력(9.510 kg/㎟)과 최대 압축응력(-8.333 kg/㎟)이 발생함을 알 수 있다.
따라서, 차륜의 곡면부위에서 최대 수직, 수평응력이 발생함을 알 수 있다.
게이지 위치 선정단계(S200)는 상기 구조해석단계(S100)를 통하여 나온 데이터 해석결과를 적용하기 위해 게이지 부착 위치를 선택하는 것으로, 도 5 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 철도차량의 주행안전성 시험용 윤축에서 게이지 부착 위치를 선택하기 위한 구조해석 결과가 나타나 있다.
도 5는 수직하중 작용시 수직하중 게이지 부착 위치 주위의 차륜의 응력 σzz의 분포를 보인 것이다. 도시된 바와 같이, 수직하중 게이지 부착 위치의 중심에서 차륜의 두께에 따라 응력은 -4.245kg/㎟에서 -1.969kg/㎟까지 변화하고 있으며, 중앙부위에서는 약 -3.614 kg/㎟의 응력이 발생하고 있음을 알 수 있다.
도 6은 수평하중 작용시 수평하중 게이지 부착 위치 주위의 차륜의 응력 σzz의 분포를 보인 것이다. 도시된 바와 같이, 수평하중 게이지 부착 위치의 중심에서 차륜의 두께에 따라 -8.311kg/㎟에서 7.023kg/㎟까지 변화하고 있으며, 중앙부위에서는 약 1.074kg/㎟의 응력이 발생하고 있음을 알 수 있다.
따라서, 수직하중 게이지의 부착위치는 수직하중 작용시 최대응력이 발생하면서 수평하중 작용시에는 최소응력이 발생하는 위치를 선택해야 한다는 것을 알 수 있다.
도 7은 수직하중이 작용하였을 때 차륜 외측의 응력 σyy분포와 게이지가 부착될 위치를 보인 것이다. 도시된 바와 같이, 곡면이 시작되는 부위에서 -0.377 ∼ -0.443kg/㎟의 응력값을 보였다.
도 8은 수평하중 작용시 차륜외측의 응력 σyy분포와 게이지가 부착될 위치를 보인 것이다. 도시된 바와 같이, 곡면이 시작되는 부위에서 0.199 ∼ 0.428 kg/㎟의 응력값이 보임을 알 수 있다.
도 9는 수직하중이 작용하였을 때, 차륜 내측의 응력 σyy분포와 게이지가 부착될 위치를 보인 것이다. 도시된 바와 같이, 외측의 경우보다 차륜의 중심쪽으로 좀 더 가까운 곳에서 작은 응력이 발생하였으며, 0.151 ∼ 0.334kg/㎟의 응력값을 보였다.
도 10은 수평하중 작용시 차륜 내측의 응력 σyy분포와 게이지가 부착될 위치를 보인 것이다. 도시된 바와 같이, -0.771 ∼ -0.534 kg/㎟의 응력값이 보임을 알 수 있다.
위의 결과에서 알 수 있듯이, 수평하중 게이지가 부착될 위치는 수직하중 작용시 최소의 σyy가 발생하고, 수평하중 작용시 최대의 σyy가 발생하는 위치를 선택이 바람직하다는 것을 알 수 있다.
한편, 차륜의 기하학적인 형상으로 인해 하중간섭이 전혀 없을 수 없으므로 최소의 간섭위치를 선택하여야 한다는 것은 당연하다. 이러한 조건에 최대한 부합하는 위치는 도 7 내지 도 10에 나타낸 곳으로 수직하중과 수평하중에 따른 응력의 간섭이 상대적으로 작은 위치임을 알 수 있다.
계속하여, 하중간섭영향 파악단계(S300)는 상기 게이지 위치 선정단계(S200)에서 선정된 위치에 스트레인 게이지를 부착하여 하중간섭의 영향을 시험한다.
또한, 상기 하중간섭영향 파악단계(S300)는 상기 게이지 위치 선정단계 (S200)를 통한 해석 결과를 적용하기 위해 선정한 위치에 스트레인 게이지를 부착하여 정하중시험을 실시하는 정하중 시험단계(S310)와, 상기 정하중 시험단계 (S310)를 통하여 선정위치의 적절성을 확인하고, 하중간섭을 측정하는 횡압측정단계(S320)와, 상기 정하중 시험단계(S310)와 횡압측정단계(S320)의 결과를 통해 정확한 위치를 선정하여 실제 주행안전성 시험에서 사용할 스트레인 게이지를 부착하는 게이지 부착단계(S340)를 더 포함한다.
정하중 시험단계(S310)는 상기 게이지 위치 선정단계(S200)를 통한 해석 결과를 적용하기 위해 선정한 위치에 스트레인 게이지를 부착하여 정하중시험을 실시하는 것으로 차륜의 허브(10)에 형성된 측정홀(12) 안에 1mm-120Ω 스트레인 게이지 10장을 부착하였다.
도 11은 정하중측정을 위한 스트레인 게이지 부착위치를 나타내고 있으며, 측정홀(12) 중심의 두께는 28mm이고, 스트레인 게이지 사이의 간격은 2mm이다.
스트레인 게이지에 대한 수직, 수평하중의 영향을 살펴볼 때 간섭량이 0이 되는 지점을 외측에서 13.9mm 지점이 중립축으로 확인되었기에 스트레인 게이지의 위치는 외측에서 13.9±0.1mm 떨어진 지점으로 선정하였다.
횡압측정단계(S320)는 상기 정하중 시험단계(S310)를 통하여 선정위치의 적절성을 확인하고, 하중간섭을 측정하는 것으로, 도 12는 횡압 측정을 위한 스트레인 게이지가 부착될 위치를 나타내고 있다. 도시된 바와 같이, 외측의 경우에는 측정홀(12) 끝단으로부터 63mm 떨어진 위치에 피치가 3mm인 스트레인 게이지 10장을 부착하였고, 내측의 경우는 측정홀로 끝에서 부터 25mm 떨어진 위치에서 3mm 간격으로 스트레인 게이지 15장을 부착하였다.
게이지 부착단계(S340)는 상기 도 11 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 정하중시험의 경우 측정홀(12) 중심의 두께는 28mm이고, 스트레인 게이지 사이의 간격은 2mm로 측정홀(12) 안에 스트레인 게이지 10장을 설치하고, 횡압 측정의 경우 측정홀(12) 끝단으로부터 63mm 떨어진 위치에 피치가 3mm인 스트레인 게이지 10장을 부착하였고, 내측의 경우는 측정홀(12) 끝에서부터 25mm 떨어진 위치에서 3mm의 간격으로 스트레인 게이지 15장을 부착한다.
위와 같이, 횡압측정용 스트레인 게이지에 대한 수평, 수직하중에 대한 상호 하중간섭의 영향을 살펴볼 때, 하중간섭량이 최소이면서 감도가 가장 큰 지점은 결국, 외측 Q10 스트레인 게이지 위치이며, 내측은 Q25 스트레인 게이지 위치가 가장 적절한 것으로 판단되었다.
따라서, 최소한의 하중간섭을 배제하는 위치는 Q10, Q25로 이 위치에서 차륜의 하중시험을 한다.
하중데이터를 처리하는 데이터 처리단계(S400)는 하중데이터를 처리하는 것으로, 후술하는 본 발명에 따른 측정장치를 통해서 하중을 측정한다.
다음에는 상술한 측정방법을 위한 본 발명의 철도차량 주행안전성 시험용 윤축에서 하중간섭을 배제 위치를 선정하기 위한 측정장치 및 이에 따른 효과를 상세히 설명한다.
본 발명의 철도차량 주행안전성 시험용 윤축에서 하중간섭 배제 위치를 선정하기 위한 측정장치에 있어서는, 차륜의 허브(10) 중앙에 가공된 측정홀(12)에 상기 허브(10)의 끝단과 일정한 거리로 적어도 하나 이상으로 마련된 스트레인 게이지(20)와, 상기 스트레인 게이지(20)로부터 측정대상의 변형을 감지하여 저항의 변화로 바꾸어 이를 전압의 변화로 바꾸어 주는 게이지 브릿지(30)와, 상기 게이지 브릿지(30)에서 출력되는 미소한 전압 신호를 증폭해주는 앰플리파이어(40)와, 상기 앰플리파이어(40)에서 증폭된 신호를 디지털 신호로 바꾸어 주는 A/D컨버터(50)와, 상기 A/D컨버터(50)에 의해서 변환된 디지털 신호를 하중데이터로 변환하여 표시해주는 디스플레이부를 포함하는 PC(60)를 포함한다.
도 13은 본 발명에 따른 철도차량 주행안전성 시험용 차륜에서 하중간섭을 배제시키는 측정장치의 개략적인 구성도를 보인 것이다.
다시, 도 12와 도 13을 참조하면, 차륜의 허브(10) 중앙에 가공된 측정홀 (12)에 상기 허브(10)의 끝단과 일정한 거리에 적어도 하나 이상으로 마련된 스트레인 게이지(20)가 설치된다.
본 발명에 적용된 스트레인 게이지(20)는 측정하는 대상의 변형을 직접 측정할 수 있으며, 이를 전기적인 신호로 바꾸어 얻고자 하는 변형율이나 응력변화를 알 수가 있는 장점으로 본 발명에 적용된다.
또한, 본 발명에 적용된 스트레인 게이지(20)의 결선은 풀 브릿지(Full bridge)방식이 적용됨이 바람직하다.
게이지 브릿지(30)는 스트레인 게이지(20)로부터 측정대상의 변형을 감지하여 저항의 변화로 바꾸어 주면 이를 전압의 변화로 바꾸어 주는 역할을 하는 것으로, 회로가 간단하여 사용도 편리하고, 드리프트 특성이 우수한 직류방식이 적용되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 스트레인 게이지(20)에서 나오는 출력값이 어떻게 나오는지를 확인한 후 A/D컨버터(50)의 입력 레인지를 정해서 사용해야 한다. 예를 들면, 본 발명에 적용되는 스트레인 게이지(20)의 경우 3-24V정도의 전원을 공급해야 하고, 출력값이 3-30mV로 상당히 작은 값의 전압이 나오므로, 곧바로 A/D컨버터(50)와 접속하여서는 측정할 수 없다.
이런 경우에 스트레인 게이지(20)의 출력을 1,000배 정도 증폭이 가능한 고정밀도 엠플리파이어(40)를 설치한다.
이렇게, 스트레인 게이지(20)의 전송으로서 얻어지는 에너지는 전기량이지만 시스템화를 위해서는 최종적으로는 전기신호(주로 전압의 형태)로 변환해야 한다.
또한, 대상으로부터 얻어지는 신호는 일반적으로 아날로그 신호인데 신호처리방식에 따라 아날로그 신호 그대로 이용하거나 아니면 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다.
본 발명에서는 후술하는 PC(60)으로 처리하므로 디지털 신호의 출력이 요구되어, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 기술(A/D변환기술)이 적용된다.
본 발명에서는 위와 같은 조건들을 만족시키기 위하여 적용되는 A/D컨버터 (40)의 사양은 분해능 16비트(bit), 채널수(Channel Number) 30채널(ch)을 갖는다.
A/D컨버터(40)에 의해서 아날로그 신호를 인식할 수 있는 디지탈 데이터로 변환된 후 판독 가능한 값으로 변환시켜 직독할 수 있도록 분석된 데이터를 별도로 저장하는 확장메모리부(미도시)에 저장된다.
또한, 상기 확장메모리부는 데이터를 변환시키는 소프트웨어를 내장하며, 착탈이 자유로운 PC용 하드디스크인 것을 특징으로 한다.
PC(60)는 디스플레이부가 장착된 일반 PC(60)를 적용하고, PC(60) 내부의 통신장치와 통신을 하여 원거리의 물리적 상황을 감시(Monitor)하며, 스트레인 게이지(20)의 출력 레인지가 어떠한지 확인한 후 데이터를 수집하고 분석하여 직접 제어 (Control)한다.
위와 같은 측정장치로 사용자가 측정, 제어하고자 하는 어느 현장에나 간단히 부착하여 사용이 가능하며, PC(60)를 이용한 간단한 프로그래밍소프트웨어로 누구나 데이터 수집/제어 솔루션을 구축할 수 있다.
이상에서 상술한 바와같이 본 발명은 수직하중과 수평하중 상호간섭이 최소인 지점을 예측하기 위한 차륜에 대한 구조해석과 이를 적용한 정하중시험을 수행하여 스트레인 게이지 부착위치를 선정함으로써 시행착오에 의한 반복적인 실험실 시험에 따른 시간과 비용의 낭비를 없애고 측정데이터의 신뢰성과 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 발생한다.
또한, 본 발명은 고속철도 차량을 모델로 개발되었으나, 모든 철도차량에 응용이 가능한 효과가 발생한다.
도 1은 통상의 차륜에서 응력을 측정하는 위치를 보인 것이다.
도 2는 본 발명에 철도차량의 주행안전성 시험용 차륜의 응력측정방법의 작동 흐름도를 보인 것이다.
도 3은 수직하중이 작용하였을 때 응력 σzz의 분포를 보인 것이다.
도 4는 수평하중이 작용하였을 때 응력 σzz의 분포를 보인 것이다.
도 5는 수직하중 작용시 측정홀 주위의 응력 σzz의 분포와 게이지가 부착될 위치를 보인 것이다.
도 6은 수평하중 작용시 측정홀 주위의 응력 σzz의 분포와 게이지가 부착될 위치를 보인 것이다.
도 7은 수직하중이 작용하였을 때 차륜 외측의 응력 σyy분포와 게이지가 부착될 위치를 보인 것이다.
도 8은 수평하중 작용시 차륜 외측의 응력 σyy분포와 게이지가 부착될 위치를 보인 것이다.
도 9는 수직하중이 작용하였을 때, 차륜 내측의 응력 σyy분포와 게이지가 부착될 위치를 보인 것이다.
도 10은 수평하중 작용시 차륜 내측의 응력 σyy분포와 게이지가 부착될 위치를 보인 것이다.
도 11은 윤중 측정을 위한 스트레인 게이지 부착위치를 보인 것이다.
도 12는 횡압 측정을 위한 스트레인 게이지가 부착될 위치를 나타내고 있다.
도 13은 본 발명에 따른 철도차량 주행안전성 시험용 차륜에서 하중간섭을 배제시키는 측정장치의 개략적인 구성도를 보인 것이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10: 허브 20: 스트레인 게이지
30: 게이지 브릿지 40: 엠플리파이어
50: A/D컨버터 60: PC

Claims (10)

  1. 철도차량 주행안전성 시험용 윤축에서 하중간섭을 배제시키는 측정지점의 최적 선정방법에 있어서, 상기 윤축을 모델링하여 구조해석을 수행하는 구조해석단계와, 상기 구조해석단계를 통하여 나온 데이터 해석결과를 적용하기 위해 스트레인 게이지 취부 위치를 선택하는 게이지 위치 선정단계와, 상기 게이지 위치 선정단계에서 선정된 위치에 스트레인 게이지를 부착하여 하중간섭의 영향을 시험하는 하중간섭영향 파악단계와, 상기 하중간섭영향 파악단계에서 파악된 하중데이터를 처리하는 데이터 처리단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량 주행안전성 시험용 윤축의 하중간섭 배제 위치 선정방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 하중간섭영향 파악단계는 상기 게이지 위치 선정단계를 통한 해석 결과를 적용하기 위해 선정한 위치에 스트레인 게이지를 부착하여 정하중시험을 실시하는 정하중 시험단계와, 상기 정하중 시험단계를 통하여 선정위치의 적절성을 확인하고, 하중간섭을 측정하는 횡압측정단계와, 상기 정하중 시험단계와 횡압측정단계의 결과를 통해 정확한 위치를 선정하여 실제 주행안전성 시험에서 사용할 스트레인 게이지를 부착하는 게이지 부착단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량 주행안전성 시험용 윤축의 하중간섭 배제 위치 선정방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 정하중 시험단계에 적용되는 스트레인 게이지를 측정홀 안에 스트레인 게이지 10장을 부착하는 것을 특징으로 하는 철도차량 주행안전성 시험용 윤축의 하중간섭 배제 위치 선정방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 측정홀 중심의 두께는 28mm인 것을 특징으로 하는 철도차량 주행안전성 시험용 윤축의 하중간섭 배제 위치 선정방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 스트레인 게이지 사이의 간격은 2mm로 배치되는 것을 특징으로 하는 철도차량 주행안전성 시험용 윤축의 하중간섭 배제 위치 선정방법.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 횡압측정단계에 적용되는 스트레인 게이지는 외측으로 10장을 부착하는 것을 특징으로 하는 철도차량 주행안전성 시험용 윤축의 하중간섭 배제 위치 선정방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 스트레인 게이지는 측정홀 끝단으로부터 63mm 떨어진 위치에 피치가 3mm로 배치되는 것을 특징으로 하는 철도차량 주행안전성 시험용 윤축의 하중간섭 배제 위치 선정방법.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 스트레인 게이지는 내측으로 15장이 부착되는 것을 특징으로 하는 철도차량 주행안전성 시험용 윤축의 하중간섭 배제 위치 선정방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 스트레인 게이지는 측정홀로 끝에서 부터 25mm 떨어진 위치에서 3mm의 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 철도차량 주행안전성 시험용 윤축의 하중간섭 배제 위치 선정방법.
  10. 철도차량 주행안전성 시험용 윤축에서 하중간섭을 배제시키는 측정방법에 적용되는 측정장치에 있어서, 상기 차륜의 허브 중앙에 가공된 측정홀에 허브의 끝단과 일정한 거리로 적어도 하나 이상으로 마련된 스트레인 게이지와, 상기 스트레인 게이지로부터 측정대상의 변형을 감지하여 저항의 변화로 바꾸어 이를 전압의 변화로 바꾸어 주는 게이지 브릿지와, 상기 게이지 브릿지에서 출력되는 미소한 전압 신호를 증폭해주는 앰플리파이어와, 상기 앰플리파이어에서 증폭된 신호를 디지털 신호로 바꾸어 주는 A/D컨버터와, 상기 A/D컨버터에 의해서 변환된 디지털 신호를 하중데이터로 변환하여 표시해주는 디스플레이부를 포함하는 PC로 구성되는 것을 특징으로 하는 철도차량 주행안전성 시험용 윤축의 하중간섭 배제 위치 선정방법에 적용되는 측정장치.
KR10-2003-0093293A 2003-12-18 2003-12-18 철도차량 주행안전성 시험용 윤축의 하중간섭 배제 위치선정방법 및 그 측정장치 KR100516959B1 (ko)

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