KR100566500B1 - Braking force and pressure measuring equipment of disk brake system for railway vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제동력 측정장치에 관한 것으로, 그 목적은 디스크, 답면, 휠 디스크 제동 등의 기계적 제동장치에 대한 제동성능을 직접 측정할 수 있도록 하는 것이다.The present invention relates to a braking force measuring device, the object of which is to be able to directly measure the braking performance for the mechanical braking device such as disk, tread, wheel disk braking.
이를 위한 본 발명에 따른 철도차량의 디스크 제동에 의한 제동력과 압부력 측정장치에 의하면, 압축된 공기가 제동통을 나와 제동실린더로 유입되어 제동링크기구를 작동시켜 제동력을 측정하는 측정장치에 있어서, 상기 제동링크기구는 상기 제동실린더와 링크 연결되어 작동에 연동되고, 길이 방향으로 연장된 수평면에 제동시 발생하는 압부력을 측정할 수 있는 감지수단이 마련된 제동레버와, 상기 제동레버에 링크 연결되어 연동되고, 그 일측으로 패드가 장착되며, 상기 제동레버에 링크 연결된 부위로 제동시 발생하는 압부력을 측정할 수 있는 감지수단이 마련된 제동패드홀더행거와, 상기 제동레버, 제동패드홀더행거에 마련된 감지수단으로부터 발생된 압부력 신호를 수신한 후 가공하여 직독할 수 있는 압부력 측정수단으로 되어 있다. According to the braking force and pressure buoyancy measuring device by the disk braking of the railroad vehicle according to the present invention, in the measuring device for measuring the braking force by the compressed air flows out of the braking cylinder to the braking cylinder to operate the brake link mechanism, The brake link mechanism is linked with the brake cylinder to be linked to the operation, a brake lever provided with a sensing means for measuring the pressure buoyancy generated during braking on a horizontal plane extending in the longitudinal direction, and is linked to the brake lever. A brake pad holder hanger interlocked with a pad mounted to one side thereof and provided with a sensing means for measuring a pressing force generated when braking to a portion connected to the brake lever, and the brake lever and the brake pad holder hanger. It is a pressure buoyancy measuring means that can receive the pressure buoyancy signal generated from the sensing means and then process and read directly.
압부력, 제동력, 디스크, 패드, 제동링크기구Pressing force, braking force, disc, pad, braking link mechanism
Description
도 1은 철도차량의 디스크 제동을 위한 압축공기를 공급하는 제동작용도를 보인 것이다.1 shows a braking action diagram for supplying compressed air for braking a disk of a railway vehicle.
도 2a, 2b는 본 발명에 따른 철도차량의 디스크 제동에 의한 제동력과 압부력 측정장치가 장착되는 제동장치와 이에 장착되는 제동링크기구를 보인 것이다.Figure 2a, 2b shows a braking device and a brake link mechanism mounted to the braking force and pressure buoyancy measuring device by the disk braking of the railroad vehicle according to the present invention.
도 3a, 3b는 본 발명에 따른 철도차량의 디스크 제동에 의한 제동력과 압부력을 감지하는 감지수단이 장착되는 제동레버의 정면도와 평면도이다.3A and 3B are front and plan views of a braking lever equipped with a sensing means for detecting a braking force and a pressure buoyancy caused by disk braking of a railroad vehicle according to the present invention.
도 4a, 4b는 본 발명에 따른 철도차량의 디스크 제동에 의한 제동력과 압부력을 감지하는 감지수단이 장착되는 제동패드홀더행거의 정면도와 일부 단면도이다.4A and 4B are front and partial cross-sectional views of a brake pad holder hanger equipped with sensing means for detecting braking force and pressure buoyancy caused by disk braking of a railway vehicle according to the present invention.
도 5는 본 발명에 적용된 풀 브릿지(Full bridge)방식의 스트레인 게이지 결선도를 보인 것이다. Figure 5 shows a strain gage connection diagram of a full bridge method applied to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 철도차량의 디스크 제동에 의한 제동력과 압부력 측정장치에 장착되어 감지수단으로부터 발생된 압부력 신호를 수신한 후 가공하여 직독할 수 있는 압부력 측정수단의 구성도 및 작동흐름도를 보인 것이다.6 is a block diagram and operation of the pressure buoyancy measuring means mounted on the braking force and the pressure buoyancy measuring device by the disk braking of the railroad vehicle according to the present invention can be processed directly after receiving the pressure buoyancy signal generated from the sensing means A flow chart is shown.
도 7은 압부력과 제동력이 블랜딩된 종래의 제동성능을 그래픽화한 것이다.7 is a graphic representation of a conventional braking performance in which the pressing force and the braking force are blended.
도 8a, 8b는 본 발명에 따른 철도차량의 디스크 제동에 의한 제동력과 압부력 측정장치에 의하여 측정된 압부력과 제동력을 그래픽화한 것이다.8A and 8B are graphic representations of the braking force and the braking force measured by the braking force and the pressure buoyancy measuring device by the disk braking of the railway vehicle according to the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명** Description of symbols on the main parts of the drawings *
1: 보조공기통 2: 제동관
3: 제동실린더 4: 균형피스톤
5: 패드 6: 차축
7: 디스크 10: 제동링크기구
12: 감지수단 14: 제동레버
14a: 고정홀 16: 제동패드홀더행거1: auxiliary air cylinder 2: braking tube
3: braking cylinder 4: balancing piston
5: pad 6: axle
7: disc 10: brake linkage
12: sensing means 14: braking lever
14a: fixing hole 16: brake pad holder hanger
삭제delete
20: 압부력 측정수단 22: 게이지 브릿지20: pressure buoyancy measuring means 22: gauge bridge
24: 앰플리파이어 26: A/D컨버터24: Amplifier 26: A / D Converter
29: 확장메모리부 30: PC29: expansion memory section 30: PC
본 발명은 철도차량의 제동력 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 철도차량의 제동장치중 디스크 제동에 의한 제동력과 압부력 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a braking force measuring device of a railway vehicle, and more particularly to a braking force and pressure buoyancy measuring apparatus by the disk braking of the braking apparatus of the railway vehicle.
일반적으로 철도차량은 계획된 속도로 운전해야 한다. 따라서, 필요에 따라 그 속도를 억제 또는 감속해야 할 필요성이 대두되며, 정해진 위치 또는 비상시 신속과 안전한 정지를 할 수 있어야 하는데 이러한 목적으로 설치된 시스템이 제동장 치이다.In general, rolling stock must be driven at a planned speed. Therefore, the necessity of restraining or decelerating the speed as needed arises, and it is necessary to be able to make a quick and safe stop in a fixed position or in an emergency. A system installed for this purpose is a braking device.
이러한 제동장치는 철도차량이 주행중에 갖는 운동에너지를 다른 형태의 에너지로 변환시키게 된다.Such a braking device converts the kinetic energy of the railway vehicle into other forms of energy.
특히, 주행중인 열차를 멈추게 하는 제동장치의 제동성능은 다른 성능에 비하여 매우 중요한 기술로, 필요한 제동거리의 확보를 위하여 반드시 검토되어야 하는 사항이다.In particular, the braking performance of the braking device that stops the running train is a very important technology compared to other performances, and it is a matter that must be examined to secure the necessary braking distance.
따라서, 주행중인 열차의 제동시 충분한 제동력의 확보는 당연하며, 충분한 제동력의 확보를 위하여 실제 상황에서 제동성능의 측정은 필요성은 절실하다.Therefore, it is natural to secure sufficient braking force during braking of a running train, and it is necessary to measure braking performance in a real situation in order to secure sufficient braking force.
철도차량의 제동은 크게 전기적인 제동과 기계적인 제동을 함께 사용하고, 특히 고속으로 주행하는 경우에는 전기적 제동을, 저속으로 주행하는 경우에는 기계적 제동을 주로 사용한다. 따라서 실제 주행에 있어서는 이들 2개의 제동을 적절히 블랜딩하여 사용함이 일반적이다.The braking of railroad cars uses both electric braking and mechanical braking, especially electric braking when driving at high speeds, and mechanical braking when driving at low speeds. Therefore, it is common to use these two brakings properly in actual driving.
기계적인 제동은 디스크 제동, 답면제동, 휠디스크 제동으로 구분되며, 이러한 기계적인 제동은 제동압력에 의해 회전체와 제동 어셈블리에 장착된 패드의 마찰력에 의한 제동력으로 이루어진다.Mechanical braking is divided into disk braking, stepping braking and wheel disk braking. The mechanical braking consists of braking force by the frictional force of the pad mounted on the rotating body and the braking assembly by the braking pressure.
전기제동은 회생제동과 저항제동, 와전류제동이 있고, 일반철도의 경우에는 회생제동과 저항제동을 사용하고 있다. 특히 300Km/h 이상의 고속으로 주행하는 경우는 와전류제동이 추가되어 사용된다.Electric braking includes regenerative braking, resistance braking and eddy current braking. In the case of general railway, regenerative braking and resistance braking are used. In particular, when traveling at high speeds over 300 km / h, eddy current braking is added.
한편, 제동장치의 일반적인 구비조건은 신뢰성의 확보, 신속성의 확보, 안전성의 확보, 고흡수에너지의 용량이 철저히 구비되어야 하고, 이중 고흡수에너지의 용량은 기계적 제동의 경우 필연적으로 발생하는 마찰열이 매우 커지게 되고, 재료의 선정 내지는 열방산 능력을 함께 고려해야 한다.On the other hand, the general conditions of the braking system should be securely secured, secured promptness, secured safety, high capacity of absorbed energy, and the capacity of high absorbed energy is very high friction heat inevitably generated in the case of mechanical braking It becomes large, and the selection of materials or the ability to dissipate heat must be considered together.
따라서, 위와 같은 제동장치의 구비조건를 테스트하여 신뢰성있는 제동력을 유출해야 한다. 그러나, 대부분의 경우에 철도차량의 제동성능 평가는 전체 제동시스템의 입장에서의 성능, 즉 철도차량의 거동거리, 감속도 등의 만족성을 판단할 뿐이며, 각 제동장치에 대한 성능이 블랜딩된 제동력을 만족시키는 지는 알 수가 없는 문제점이 있었다.Therefore, it is necessary to leak reliable braking force by testing the conditions of the braking device as described above. However, in most cases, the evaluation of braking performance of a railway vehicle only determines the satisfaction of the performance of the overall braking system, that is, the distance and deceleration of the railway vehicle, and the braking force of which the performance of each braking system is blended. There was a problem that does not know whether to satisfy.
결국, 제동장치를 새롭게 개발하였을 때 개발한 제동장치가 설계된 제동력을 발휘하는지를 확인하기 위하여 직접적인 방법으로 제동력을 측정할 필요성이 절실히 요청되고 있는 실정이다.As a result, when a new braking device is newly developed, the necessity for measuring the braking force by a direct method is urgently required to confirm whether the developed braking device exhibits a designed braking force.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 특히 디스크, 답면, 휠 디스크 제동 등의 기계적 제동장치에 대한 제동성능을 직접 측정하고자 하는 측정장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a measuring device for directly measuring braking performance of a mechanical braking device such as a disk, a tread, and a wheel disk braking.
하나의 바람직한 실시 양태에 있어서 본 발명에 따른 철도차량의 디스크 제동에 의한 제동력과 압부력 측정장치 및 측정방법은, 전술한 문제를 모두 해소하고, 공기제동에 의한 압축공기로 회전체(디스크 또는 답면)와 마찰재(패드)를 압부하는 압부력과 이 압부력에 의해 발휘되는 회전체와 마찰재 사이의 제동력을 직접 측정하는 철도차량의 디스크 제동에 의한 제동력과 압부력 측정장치를 제공한다. In one preferred embodiment, the braking force and pressure buoyancy measuring device and measuring method by disk braking of a railway vehicle according to the present invention solve all of the above-described problems, and the rotating body (disk or tread face) is compressed air by air braking. The present invention provides a braking force and a pressure buoyancy measuring device by a disk braking of a railroad car that directly measures a pressing force for pressing a friction pad (Pa) and a braking force between the rotating body and the friction material exerted by the pressing force.
본 발명의 또 다른 목적 및 효과는 이하의 상세한 설명으로부터 명확하게 될 것이다.
Still other objects and effects of the present invention will become apparent from the following detailed description.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 압축된 공기가 제동통을 나와 제동실린더로 유입되어 제동링크기구를 작동시켜 제동력을 측정하는 측정장치에 있어서, 상기 제동링크기구는 상기 제동실린더와 링크 연결되어 작동에 연동되고, 길이 방향으로 연장된 수평면에 제동시 발생하는 압부력을 측정할 수 있는 감지수단이 마련된 제동레버와, 상기 제동레버에 링크 연결되어 연동되고, 그 일측으로 패드가 장착되며, 상기 제동레버에 링크 연결된 부위로 제동시 발생하는 압부력을 측정할 수 있는 감지수단이 마련된 제동패드홀더행거와, 상기 제동레버, 제동패드홀더행거에 마련된 감지수단으로부터 발생된 압부력 신호를 수신한 후 가공하여 직독할 수 있는 압부력 측정수단으로 구성됨으로써 달성된다.The present invention for achieving the above object is a measuring device for compressed air flows out of the brake cylinder to the brake cylinder to operate the brake link mechanism to measure the braking force, the brake link mechanism is a link connection with the brake cylinder And a brake lever provided with a sensing means for measuring the pressure buoyancy generated during braking on a horizontal plane extending in the longitudinal direction, linked to and connected to the brake lever, and a pad is mounted on one side thereof. Braking pad holder hanger provided with a sensing means for measuring the pressure buoyancy generated during braking to the portion connected to the brake lever and receiving the pressure buoyancy signal generated from the sensing means provided in the braking lever, the brake pad holder hanger It is achieved by being composed of pressure buoyancy measurement means that can be post-processed and read directly.
또한, 상기 감지수단은 스트레인 게이지인 것을 특징으로 한다.In addition, the sensing means is characterized in that the strain gauge.
또한, 상기 스트레인 게이지는 풀 브릿지방식이 적용되는 것을 특징으로 한다.In addition, the strain gauge is characterized in that the full bridge method is applied.
또한, 상기 압부력 측정수단은 감지수단으로부터 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 압부력 데이터로 변환하여 표시해주는 디스플레이부를 포함하는 PC로 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the pressure buoyancy measuring means is a gauge bridge for detecting the deformation of the measurement object from the sensing means to change the resistance to change the voltage, an amplifier for amplifying a minute voltage signal output from the gauge bridge, And a PC including an A / D converter for converting the signal amplified by the amplifier into a digital signal, and a display unit for converting the digital signal converted by the A / D converter into pressure buoyancy data for display. .
또한, 상기 게이지 브릿지는 회로가 간단하여 사용도 편리하고, 드리프트 특성이 우수한 직류방식이 적용되는 것을 특징으로 한다.In addition, the gauge bridge is characterized in that a simple circuit and easy to use, and a direct current method with excellent drift characteristics is applied.
또한, 상기 A/D컨버터는 최대 16개의 채널을 가지고 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the A / D converter has a maximum of 16 channels.
또한, 상기 PC는 분석된 압부력 데이터를 별도로 저장하는 확장메모리부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The PC may further include an extended memory unit for separately storing the analyzed pressure buoyancy data.
또한, 상기 확장메모리부는 압부력 데이터와 제동력 데이터로 변환시키는 소프트웨어를 내장하며, 착탈이 자유로운 PC용 하드디스크인 것을 특징으로 한다.In addition, the expansion memory unit is built-in software for converting the buoyancy data and braking force data, it is characterized in that the removable PC hard disk.
또한, 상기 PC는 A/D컨버터에 의해 분석된 압부력 데이터를 하드디스크로 전송하기 위한 인터페이스부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the PC is characterized in that it further comprises an interface unit for transmitting the buoyancy data analyzed by the A / D converter to the hard disk.
또한, 상기 인터페이스부는 RS232C 시리얼 통신을 하는 것을 특징으로 한다.In addition, the interface unit is characterized in that the RS232C serial communication.
이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은 철도차량의 디스크 제동을 위한 압축공기를 공급하는 제동작용도를 보인 것이고, 도 2a, 2b는 본 발명에 따른 철도차량의 디스크 제동에 의한 제동력과 압부력 측정장치가 장착되는 제동장치와 이에 장착되는 제동링크기구를 보인 것이고, 도 3a, 3b는 본 발명에 따른 철도차량의 디스크 제동에 의한 제동력과 압부력을 감지하는 감지수단이 장착되는 제동레버의 정면도와 평면도이고, 도 4a, 4b는 본 발명에 따른 철도차량의 디스크 제동에 의한 제동력과 압부력을 감지하는 감지수단이 장착되는 제동패드홀더행거의 정면도와 일부단면도이다.Hereinafter, one preferred embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 shows a braking action diagram for supplying compressed air for braking a disk of a railway vehicle, and FIGS. 2a and 2b illustrate a braking device equipped with a braking force and a pressure buoyancy measuring device by disk braking of a railway vehicle according to the present invention. Figure 3a, 3b is a front view and a plan view of a braking lever equipped with a sensing means for detecting the braking force and pressure buoyancy by the disk braking of the railroad vehicle according to the invention, Figures 4a, 4b Is a front and partial cross-sectional view of a brake pad holder hanger equipped with a sensing means for detecting the braking force and the pressure buoyancy by the disk braking of the railroad vehicle according to the present invention.
먼저, 도 1은 철도차량의 디스크 제동을 위한 압축공기를 공급하는 제동작용도를 보인 것으로, 제동작용은 기관차의 제동밸브(미도시)의 조작에 의하여 전차량(기관차, 객차)에 제동용 압축공기를 공급한다. 이 때 제동관(2)을 통해 공급된 압축공기는 보조공기통(1)에 보관을 하고 있다가 제동시 제동관(2)의 압력이 저하되면 압축공기는 균형피스톤(4)의 작용에 의해 전차량의 제동실린더(3)에 공급되어 제동작용을 하게 되는 것으로, 상기 제동실린더(3)에 송기된 압축공기는 제동링크기구(10)와 연계된 패드(5)를 작동시켜 차축(6)에 설치된 디스크(7)를 압착한다.First, FIG. 1 shows a braking action diagram for supplying compressed air for disk braking of a railroad car. The braking action is a braking compression for a vehicle (locomotive, passenger car) by manipulating a braking valve (not shown) of a locomotive. Supply air. At this time, the compressed air supplied through the braking tube (2) is stored in the auxiliary air (1), but if the pressure of the braking tube (2) is lowered during braking, the compressed air is transferred by the action of the balance piston (4). It is supplied to the braking cylinder (3) of the vehicle to perform a braking action, the compressed air sent to the braking cylinder (3) by operating the pad (5) associated with the
상기 제동링크기구(10)는 상기 제동실린더(3)와 링크 연결되어 작동에 연동되고, 길이 방향으로 연장된 수평면에 제동시 발생하는 압부력을 측정할 수 있는 감지수단(12)이 마련된 제동레버(14)와, 상기 제동레버(14)에 링크 연결되어 연동되고, 그 일측으로 패드(5)가 장착되며, 상기 제동레버(14)에 링크 연결된 부위로 제동시 발생하는 압부력을 측정할 수 있는 감지수단(12)이 마련된 제동패드홀더행거(16)로 구성된다. The
제동레버(14)는 제동실린더(3)에 링크 연결되어 있고, 다수개의 링크지지대를 고정할 수 있는 고정홀(14a)이 평면상에 형성되어 있다.The
이러한 제동레버(14)가 작동을 하는 경우 작동시 발생하는 압부력을 측정하기 위한 역할을 하는 감지수단(12)이 그 평면상 또는 내부의 고정홈(14b)에 장착된 다.When the
제동패드홀더행거(16)는 제동레버(14)와 링크 연결되어 연동되고, 그 일측으로는 패드(5)가 장착되어 패드(5)에서 받는 압부력을 직접적으로 받는다.The brake
또한, 압부력을 측정하기 위하여 제동패드홀더행거(16)의 내부에 감지수단 (12)을 마련한다.In addition, the sensing means 12 is provided inside the brake
여기에서 제동력과 이를 측정하는 감지수단(12)에 대하여 설명한다. 압축공기로 패드(5)와 디스크(7)를 누르는 힘인 압부력은 디스크(7)를 정지시키는 힘으로 변환되어 제동력으로 표현된다.Here, the braking force and the sensing means 12 for measuring the same will be described. The pressing force, which is the force for pressing the
본 발명에 따른 감지수단(12)에는 스트레인 게이지(Strain gage)가 적용됨이 바람직하다.Strain gage is preferably applied to the sensing means 12 according to the present invention.
일반적으로 스트레인 게이지는 구조해석 등을 하기 위한 응력 측정과 하중측정을 해야 할 때 주로 사용되는데, 이러한 스트레인 게이지는 측정하는 대상의 변형을 직접 측정할 수 있으며, 이를 전기적인 신호로 바꾸어 우리가 얻고자 하는 변형율이나 응력변화를 알 수가 있는 장점이 있으므로 본 발명에 적용된다. In general, strain gages are mainly used for stress measurement and load measurement for structural analysis. These strain gages can directly measure the deformation of the object to be measured and convert it into an electrical signal to obtain. It is applied to the present invention because there is an advantage that can know the strain or the stress change.
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도 5는 본 발명에 적용된 풀 브릿지(Full bridge)방식의 스트레인 게이지 결선방법을 보인 것으로, 상기 풀 브릿지 방식의 스트레인 게이지 결선방법은 인장 또는 압축을 받는 봉의 경우 프와송의 비(Poisson's Ratio)를 고려하여 측정하고자 할 때, 예를 들면 봉의 토크를 측정시 회전력을 전달하는 인장 또는 압축하중 뿐만 아니라 베어링이나 커플링, 축 정렬 오차등에 의해 굽힘 하중등이 발생하게 되는데, 이를 제거하여 회전력만을 측정할 수 있도록 하는 경우에 사용할 수 있으므로 본 발명에서는 풀 브릿지방식의 스트레인 게이지 결선방법이 적용됨이 바람직하다.Figure 5 shows a strain gage connection method of the full bridge method applied to the present invention, the strain gauge connection method of the full bridge method considering the Poisson's Ratio (Poisson's Ratio) in the case of a rod subjected to tension or compression For example, when the torque of the rod is measured, bending loads are generated due to bearings, couplings, shaft alignment errors, etc., as well as tensile or compressive loads that transmit rotational force. Since it can be used in the case of the present invention, it is preferable to apply the strain gage connection method of the full bridge method in the present invention.
그리고, 감지수단(12)은 후술하는 압부력 측정수단(20)으로 연결되어야 한다. 이에 본 발명에서는 감지수단(12)과 연결된 센서케이블(미도시)을 나사 결합에 의해서 제동레버(14)와 제동패드홀더행거(16)의 일측에 설치한다.Then, the sensing means 12 should be connected to the pressure buoyancy measuring means 20 to be described later. Accordingly, in the present invention, a sensor cable (not shown) connected to the sensing means 12 is installed on one side of the
도 6은 본 발명에 따른 철도차량의 디스크 제동에 의한 제동력과 압부력 측정장치에 장착되어 감지수단(12)으로부터 발생된 압부력 신호를 수신한 후 가공하여 직독할 수 있는 압부력 측정수단(20)의 구성도 및 작동흐름도를 보인 것으로, 압부력 측정수단(20)은 상기 감지수단(12)으로부터 측정대상의 변형을 감지하여 저항의 변화로 바꾸어 이를 전압의 변화로 바꾸어 주는 게이지 브릿지(22)와, 상기 게이지 브릿지(22)에서 출력되는 미소한 전압 신호를 증폭해주는 앰플리파이어(24)와, 상기 앰플리파이어(24)에서 증폭된 신호를 디지털 신호로 바꾸어 주는 A/D컨버터(26)와, 상기 A/D컨버터(26)에 의해서 변환된 디지털 신호를 압부력 데이터로 변환하여 표시해주는 디스플레이부를 포함하는 PC(30)로 구성된다. Figure 6 is mounted on the braking force and pressure buoyancy measuring device by the disk braking of the railroad vehicle according to the present invention receives the pressure buoyancy signal generated from the sensing means 12, the pressure buoyancy measuring means 20 can be processed and read directly ) Shows a configuration diagram and an operation flow diagram, the pressure buoyancy force measuring means 20 detects the deformation of the measurement object from the sensing means 12 and changes it into a change in resistance and changes it into a change in voltage. And an
게이지 브릿지(22)는 스트레인 게이지로부터 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.The
한편, 감지수단(12)에서 나오는 출력값이 어떻게 나오는지를 확인한 후 A/D컨버터(26)의 입력 레인지를 정해서 사용해야 한다. 예를 들면, 본 발명에 적용되 는 스트레인 게이지의 경우 3-24V정도의 전원을 공급해야 하고, 출력값이 3-30mV로 상당히 작은 값의 전압이 나오므로, 곧바로 A/D컨버터(26)와 접속하여서는 측정할 수 없다.On the other hand, after checking how the output value coming from the sensing means 12 should be determined to use the input range of the A /
이런 경우에 스트레인 게이지의 출력을 1,000배 정도 증폭이 가능한 고정밀도 엠플리파이어(24)를 설치한다.In this case, a
이렇게, 감지수단(12)의 전송으로서 얻어지는 에너지는 전기량이지만 시스템화를 위해서는 최종적으로는 전기신호(주로 전압의 형태)로 변환해야 한다.In this way, the energy obtained as the transmission of the sensing means 12 is the amount of electricity, but for the systemization, the energy must be finally converted into an electric signal (mainly in the form of voltage).
또한, 대상으로부터 얻어지는 신호는 일반적으로 아날로그 신호인데 신호처리방식에 따라 아날로그 신호 그대로 이용하거나 아니면 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다.In addition, a signal obtained from an object is generally an analog signal, and according to a signal processing method, an analog signal is used as it is or an analog signal is converted into a digital signal.
본 발명에서는 후술하는 PC(30)로 처리하므로 디지털 신호의 출력이 요구되어, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 기술(A/D변환기술)이 적용된다.In the present invention, processing by the
따라서, 본 발명에서는 위와 같은 조건들을 만족시키기 위하여 적용되는 A/D컨버터(30)의 사양은 분해능 16비트(bit), 16채널(channel), 채널수(Channel Nomber) 16채널(ch)을 갖는다.Accordingly, in the present invention, the specification of the A /
이것은, A/D컨버터(26)에 감지수단(12)을 최대 16개까지 장착가능케 한다.This makes it possible to mount up to 16 sensing means 12 to the A /
또한, 분해능(Resolution)은 5V의 전압을 입력했을 경우 16bit의 분해능을 갖는 A/D컨버터(30)로 읽었을 때 5V의 전압신호는 2의 16승값인 65,536개로 쪼개어 판독하며, 1초에 10만번 데이터를 판독해낼 수 있는 능력을 가진다.In addition, when 5V voltage is input, resolution is read by A /
계속하여, 이 65,536이란 디지털값을 전압으로 변환한 후 PC(30)의 디스플레 이상에 표시하여 압부력과 제동력으로 직독할 수 있게 된다.Subsequently, this 65,536 digital value is converted into a voltage and displayed on the display or more of the
나아가, 연속적인 아날로그신호를 디지털로 변환할 때 샘플링 처리를 하는데, 전압을 디지털화 하기 위해서는 파형의 진폭값을 주기적으로 추출하여 그 크기를 이진 부호로 바꾸어야 하고, 신호파형의 주파수보다 최소한 2배의 높은(빠른) 주파수로 샘플링 한다.Furthermore, when converting a continuous analog signal to digital, sampling processing is performed. In order to digitize the voltage, the amplitude value of the waveform should be periodically extracted and its magnitude changed to a binary code, and at least twice as high as the frequency of the signal waveform. Sample at (fast) frequency.
이러한 샘플링은 짧은 시간에 많은 데이타를 얻어야 분석이 가능하기 때문에, 이에 부응하기 위하여 본 발명에서는 초당 50,000번으로 샘플을 추출하여 그 샘플링 비율이 높아 당연히 데이터 량은 많고, 압부력과 제동력 정보값은 더욱 정밀하게 표시될 수 있다.In order to cope with this, in the present invention, the sampling rate is extracted at 50,000 times per second, and the sampling rate is high. Therefore, the amount of data is large, and the pressure buoyancy and braking force information values are increased. It can be displayed precisely.
이렇게, A/D컨버터(26)에 의해서 아날로그 신호를 인식할 수 있는 디지탈 데이터로 변환된 압부력과 제동력 정보는 적절한 공식으로 가공한 후 판독 가능한 값으로 변환시켜 직독할 수 있도록 분석된 데이터를 별도로 저장하는 확장메모리부 (29)에 저장된다.In this way, the pressure and braking force information converted by the A /
또한, 상기 확장메모리부(29)는 압부력 데이터와 제동력 데이터로 변환시키는 소프트웨어를 내장하며, 착탈이 자유로운 PC용 하드디스크인 것을 특징으로 한다.In addition, the
PC(30)는 디스플레이부가 장착된 일반 PC(30)를 적용하고, PC(30) 내부의 통신장치와 통신을 하여 원거리의 물리적 상황을 감시(Monitor)하며, 감지수단(12)의 출력 레인지가 어떠한지 확인한 후 데이터를 수집하고 분석하여 직접 제어 (Control)한다.The
이러한 PC(30)는, A/D컨버터(30)에 의해 디지털 데이터로 변환된 압부력과 제동력 정보를 PC(30)에 전송하는 통신장치를 마련하게 되는데, 본 발명에서는 미국의 EIA(미국전기공업협회:Electronic Industries Association)에 의해 규격화된 직렬통신의 세계적인 표준 규격으로 정확하게는 EIA-RS232C 규격이라 부르며, 그 규격내에서는 대체적인 전기적/기계적 특성과 인터페이스 회로의 기능 등이 정의되고 있는 RS232가 적용된다. The
또한, 본 발명에 적용된 확장메모리부(29)에 저장된 소프트웨어는 일반적인 프로그래밍 환경인 비주얼C++, 비주얼BASIC, 델파이 등에서도 전용 드라이버 없이 바로 프로그래밍이 가능도록 하고, 상기 측정된 압부력과 제동력을 그래픽화하여 출력할 수 있도록 한다.In addition, the software stored in the
그리고, 위와 같은 스마트한 장치와 고속 처리능력으로 사용자가 측정,제어하고자 하는 어느 현장에나 간단히 취부하여 사용이 가능하며, PC(30)를 이용한 간단한 프로그래밍소프트웨어로 누구나 데이터 수집/제어 솔루션을 구축할 수 있다.In addition, the above-mentioned smart devices and high-speed processing capability can be easily mounted and used at any site that a user wants to measure and control, and anyone can build a data collection / control solution by using simple programming software using a PC (30). have.
본 발명은 그 정신 또는 주요한 특징으로부터 일탈하는 일없이, 다른 여러 가지 형태로 실시할 수 있다. 그 때문에, 전술한 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며, 한정적으로 해석해서는 안된다. 본 발명의 범위는 특허청구의 범위에 의해서 나타내는 것으로써, 명세서 본문에 의해서는 아무런 구속도 되지 않는다. 다시, 특허청구범위의 균등 범위에 속하는 변형이나 변경은, 모두 본 발명의 범위 내의 것이다.This invention can be implemented in other various forms, without deviating from the mind or main characteristic. For this reason, the above-described embodiments are merely examples in all respects and should not be interpreted limitedly. The scope of the present invention is shown by the scope of the claims, and is not limited by the specification text. Again, all variations and modifications belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 철도차량의 디스크 제동에 의한 제동력과 압부력 측정장치에 의하면, 특히 디스크, 답면, 휠 디스크 제동 등 공기제동에 의한 압축공기로 회전체(디스크 또는 답면)와 마찰재(패드)를 압부하는 압부력과 이 압부력에 의해 발휘되는 회전체와 마찰재 사이의 제동력을 직접 측정할 수 있다.As described in detail above, according to the braking force and pressure buoyancy measurement device by the disk braking of the railroad vehicle according to the invention, in particular, the rotating body (disk or tread) by compressed air by air braking, such as disk, tread, wheel disk braking And the pressing force for pressing the friction material (pad) and the braking force between the rotating body and the friction material exerted by the pressing force can be measured directly.
도 7은 압부력과 제동력이 블랜딩된 종래의 제동성능을 그래픽화한 것이고, 도 8a, 8b는 본 발명에 따른 철도차량의 디스크 제동에 의한 제동력과 압부력 측정장치에 의하여 측정된 압부력과 제동력을 그래픽화한 것으로, 위의 그래프를 통해 제동력을 비교하여 제동장치의 성능을 한 눈에 판단할 수 있음을 알 수 있고, 주행속도에 대한 패드의 마찰계수 특성을 확인할 수도 있다.Figure 7 is a graphic of the conventional braking performance of the blended pressure and braking force, Figures 8a, 8b is the pressure and braking force measured by the braking force and the pressure buoyancy measurement device by the disk braking of the railway vehicle according to the invention Graphically, it can be seen from the above graph that the braking performance can be judged at a glance by comparing the braking force, and the friction coefficient characteristic of the pad with respect to the traveling speed can also be confirmed.
따라서, 본 발명은 철도차량의 기계적인 제동력을 직접 측정함으로써 제동장치의 설계시방에서 제안한 블랜딩된 제동력과 비교하여 설계된 제동장치의 성능을 미리 예측하여 확인할 수 있는 효과가 발생한다.Therefore, the present invention has the effect of predicting and confirming the performance of the designed braking device in comparison with the blended braking force proposed in the design specification of the braking device by directly measuring the mechanical braking force of the railway vehicle.
Claims (10)
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KR1020030093960A KR100566500B1 (en) | 2003-12-19 | 2003-12-19 | Braking force and pressure measuring equipment of disk brake system for railway vehicle |
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Cited By (1)
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US20160076956A1 (en) * | 2014-09-15 | 2016-03-17 | Westinghouse Air Brake Technologies Corporation | Brake Force Sensor Arrangement for a Brake Unit |
-
2003
- 2003-12-19 KR KR1020030093960A patent/KR100566500B1/en not_active IP Right Cessation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20160076956A1 (en) * | 2014-09-15 | 2016-03-17 | Westinghouse Air Brake Technologies Corporation | Brake Force Sensor Arrangement for a Brake Unit |
US10119873B2 (en) * | 2014-09-15 | 2018-11-06 | Westinghouse Air Brake Technologies Corporation | Brake force sensor arrangement for a brake unit |
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