KR100608201B1

KR100608201B1 - 전기 레일 수송수단 세트의 부착을 모니터하는 장치

Info

Publication number: KR100608201B1
Application number: KR1020000011986A
Authority: KR
Inventors: 리우롱판
Original assignee: 알스톰
Priority date: 1999-03-11
Filing date: 2000-03-10
Publication date: 2006-08-04
Also published as: EP1034997B1; CZ301963B6; JP2000312401A; EP1034997A1; FR2790725B1; US6411051B1; JP4313493B2; DK1034997T3; ES2255479T3; SK3572000A3; FR2790725A1; CA2300597A1; DE60025055T2; CA2300597C; PL338940A1; PL195876B1; ZA200001160B; ATE314236T1; DE60025055D1; KR20010020657A

Abstract

전기 레일 수송수단 세트의 동력부의 부착을 모니터하는 모니터링 장치는 동력부의 모터에 공급되는 전력을 제어하는 전력제어단과, 모터의 적어도 하나의 동작 특성에 기초하여 생성된 기준 신호를 전력제어단에 전달하여 동력부의 휠의 슬립(slip)을 제어하는 부착 모니터링단을 포함한다. 이 장치는 모니터링 장치를 기동시키는 기동 신호를 생성하는 수단과, 이 기동 신호를 기준 신호에 주입하여 변경된 기준 신호를 전달하도록 하는 수단을 더 포함한다.

전기 레일, 모니터링 장치, 전력 제어단

Description

전기 레일 수송수단 세트의 부착을 모니터하는 장치{APPARATUS FOR MONITORING THE ADHESION OF AN ELECTRIC RAIL VEHICLE SET}

도 1은 동력부에 공급되는 전력을 제어하는 본 발명의 전력제어 시스템의 구조를 간략화한 도면,

도 2는 본 발명의 부착 모니터링 장치의 구조를 간략화한 도면,

도 3은 구동 휠에 전달되는 힘이 슬립(slip)의 함수로서 어떻게 변화하는지를 나타내는 곡선,

도 4는 제어단에 주입된 기준 신호, 모터의 가속도 및 휠의 슬립(slip)이 시간의 함수로서 어떻게 변화하는지를 나타내는 곡선.

〈도면의 주요부분에 대한 부호 설명〉

10: 전력제어 시스템

12: 모터

14: 전원

18: 전력제어단

20: 부착 모니터링 장치

22: 부착 모니터링단

22a: 제1 부분

22b: 제2 부분

22c: 안정화 제3단

24: 처리단

26: 센서

27: 감산기

28: 저장수단

30: 비교기

32: 정형회로

34: 저장수단

36: 비교기

38: 필터

40: 쌍안정 게이트

42: 곱셈기 회로

43: 가산기

본 발명은 전기 레일 수송수단 세트의 동력부의 부착을 모니터하는 모니터링 장치에 관한 것이고, 또한 이와 같은 부착 모니터링 장치를 내장하는 동력부에 동력을 공급하는 전원공급계에 관한 것이다.

본 기술 분야의 현 상황에서, 레일 수송수단의 구동 휠에 전달되는 구동력이 상기 구동 휠의 부착에 적합하도록 하기 위해서, 수송수단의 동력부에 일반적으로 부착 모니터링 장치가 설치된다.

이와 같은 장치는 통상적으로 동력부의 모터를 위한 전력제어단과, 모터의 적어도 하나의 동작 특성에 기초하여 생성된 기준 신호를 전력제어단에 제공하여, 동력부의 휠 스핀(wheel spin)을 제어하도록, 즉 감소시키거나 심지어 제거하도록 하는 부착 모니터링단을 포함하여 구성된다.

이와 같은 장치는 특히, 수송수단이 움직이기 시작할 때, 휠 스핀의 임의의 개시를 감소시키거나 제거까지도 할 수 있다.

유감스럽게도, 이와 같은 장치는, 특히 레일 상에서 휠이 너무 많이 미끄러지게 하여 순간적인 부착의 손실을 일으킬 수 있기 때문에, 결점을 가진다.

본 발명의 목적은 이와 같은 결점을 완화하는 것이다.

이런 목적으로, 본 발명은, 전기 레일 수송수단 세트의 동력부의 부착을 모니터하는 모니터링 장치를 제공하는데, 이 장치는 동력부의 모터에 공급되는 전력을 제어하는 전력제어단과, 모터의 적어도 제1 동작 특성에 기초하여 생성된 기준 신호를 전력제어단에 전달하여 동력부의 휠의 슬립(slip)을 제어하는 부착 모니터링단을 포함하고, 모니터링 장치를 기동시키는 기동 신호를 생성하는 수단과, 이 기동 신호를 기준 신호에 주입하여 변경된 기준 신호를 전달하도록 하는 수단을 더 포함하고, 상기 기동 신호를 생성하는 수단은 모터의 제2 동작 특성을 측정하는 수단과, 이전의 연속하는 2개의 기동 사이에서 상기 제2 특성이 변화하는 방향을 검출하여 후속 여기(excitation) 시에 기준 신호에 주입되는 기동 신호의 부호를 결정하도록 하는 수단을 포함한다.

따라서 구동 휠에 연속적으로 최대 토크를 전달하는 것이 가능하다.

본 발명의 모니터링 장치는 또한 단독 또는 어떤 기술적으로 가능한 조합을 취하여, 다음 특성 중 하나 이상을 가질 수도 있다.

모터 동작의 제3 특성 크기에 기초하여 기준 신호가 생성되며, 상기 기동단은 상기 제3 특성의 값을 소정의 임계값과 비교하는 비교 수단을 포함하고, 상기 기동 신호를 생성하는 수단은 상기 기동 신호의 진폭이 상기 비교의 결과의 함수로서 그에 따라 변화하도록 한다.

기준 신호는 모터 토크 기준 신호이다.

제1 특성은 모터의 가속도의 측정값에 기초하여 생성된다.

제2 특성은 모터 토크의 측정값에 기초하여 생성된다.

제3 특성은 모터의 가속도의 측정값에 기초하여 생성된다.

본 발명은 또한 전기 레일 수송수단 세트의 동력부의 모터에 공급되는 전력을 제어하는 제어 시스템을 제공하고, 상기 제어 시스템은 모터에 전력을 공급하는 전원 공급회로를 포함하고, 상기 시스템은 동력부의 부착을 모니터하는 상기 설명한 바와 같은 장치를 더 포함한다.

본 발명의 다른 특성 및 이점들은 첨부 도면을 참조로 한 이하의 예시적인 설명으로부터 더욱 잘 이해될 것이다.

도 1은 전기 레일 수송수단 세트의 동력부의 모터(12)에 공급되는 전력을 제어하는 전력 제어 시스템(10)의 전반적인 구조를 나타낸다.

모터(12)는 모터(12)에 공급되는 전력을 제어하는 전력 제어단(18)의 제어하에 전원(14)에 의한 전기력에 의해 동력이 공급된다.

전력 제어단(18)은 전형적인 유형의 요소로 구성되고, 고려되고 있는 용도에 적합하게, 즉 기준 신호(Cmanip)에 기초하여, 모터를 동작시키는 값 근방에서 모터(12)의 토크를 조절하는데 적합하게 구성됨에 유의해야 한다. 따라서, 전력제어단은 이하에서 상세하게 설명하지 않는다.

본 발명에서, 이 시스템에는 부착 모니터링 장치(20)가 설치된다.

전력제어단(18)을 포함하는 이 장치는 전력제어단(18)에 기준 신호를 전달하여 최대 토크가 구동 휠에 전달될 수 있도록 하는 부착 모니터링단(22)을 더 포함한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 부착 모니터링단(22)은, 적당한 센서(26)에 의해 전달되고, 모터(12)의 회전 속도 측정값을 나타내는 신호(V)에 기초하여 처리단(24)에 의해 전달되며, 모터(12)의 동작을 나타내는 특성에 대응하는 신호를 입력으로서 수신한다.

더 구체적으로, 처리단(24)은 모터(12)의 가속도에 대응하는 신호 gama와, 장치의 반응성을 증가시키는데 사용되고 모터(12)의 가속도의 시간에 대한 미분에 대응하는 신호 Dgama를 전달한다.

부착 모니터링단(22)은 또한 모터의 회전 속도를 나타내는 메시지 신호(V)와, 모터(12)의 측정되는 전자기 토크 값에 대응하는 신호 Cm을 수신하는데, 이 신호 Cm은, 센서(26)에 의해 전달되고 모터의 회전 속도의 측정값을 나타내는 측정값 신호(V)와 모터가 3상 모터일 때 모터(12)에 공급되는 전류의 측정값을 나타내는 측정값 신호(IS1, IS2)(모터가 DC 모터일 때는 단일 전류 측정값이면 충분함) 모두를 입력으로서 수신하는 전력제어단(18)에 의해 전달된다.

모터의 가속도 신호 gama, 이 가속도의 미분 신호 Dgama 및 모터(12)의 측정 토크의 값 신호 Cm에 기초하여, 부착 모니터링단(22)은 부착 모니터링 장치를 기동시키는 기동 신호 C_Corr을 생성하여 변경된 기준 신호를 전달하도록 한다.

기동 신호 C_Corr는, 전력 제어단(18)에 입력으로서 주어지는 기준신호 Cons를 생성하기 위해, 감산기(27)에 입력으로서 전달되어, 기준신호 Cmanip로부터 감산되는 신호로 구성된다.

이해할 수 있듯이, 기동 신호 C_Corr는 제어기에 의한 기준 출력에 대해 기준 신호 Cons의 변동을 일으킨다.

부착 모니터링단(22)의 실시예를 도 2를 참고하여 이하에 상세하게 설명한다.

이 단은 첫째로 기동 신호 C_Corr를 정형하는데 적합한, 특히 이 신호의 진폭을 산출하는데 적합한 제1 부분(22a)과, 이 기동 신호 C_Corr의 부호를 판정할 수 있도록 하는 제2 부분(22b)을 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 부분(22a)은 2개의 연속하는 기동 사이에서 모터의 가속도 신호 gama의 최대값의 절대값을 저장하는 저장수단(28)을 포함한다.

저장수단(28)은 저장된 값을 최대 임계값 gama_max과 비교하는 비교기(30)에 그 출력단이 접속되어 있다.

비교기의 출력은, 저장수단에 저장된 값이 임계값 gama_max 이하가 될 때마다 이전의 기동 신호의 진폭에 대해 기동 신호 C_Corr의 진폭을 증가시키고, 그 반대, 즉 저장수단에 저장된 값이 임계값 gama_max 이상이 될 때마다 상기 진폭을 감소시키는데 적합한 정형회로(shaping circuit)(32)에 입력으로서 전달된다.

부착 모니터링단(22)의 제2 부분(22b)은 모터(12)의 전자기 토크의 측정값에 대응하는 신호 Cm을 입력으로서 수신하고, 이 전자기 토크가 2개의 연속하는 여기 상태 사이에서 변화하는 방향을 검출한다.

이런 목적으로, 상기 제2 부분(22b)에는, 이전의 기동에 대응하는 전자기 토크 Cm(n-1)를 저장하는 저장수단(34)과 이전의 연속하는 2개의 기동의 전자기 토크 Cm(n), Cm(n-1)를 비교하는 비교기(36)가 설치되어 있다.

비교기(36)의 배출단은 비교기(36)의 출력을 정형하는 필터(38)에 접속되어 있어, 전자기 토크의 감소가 검출되었을 때는 기동 신호의 부호를 변화시키고 상기 토크의 증가가 검출되었을 때는 기동 신호의 부호를 변화시키지 않고 유지하는 식으로 쌍안정 게이트(40)를 제어할 수 있도록 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 부분(22a, 22b)의 배출단은, 가산기(43)에 의해 기준 신호에 주입되는 기동 신호 C_Corr를 출력으로서 전달하는 곱셈기 회로(42)에 접속되어 있다. 신호 gama, Dgama, V에 기초하여, 안정화 제3 단(22c)은 시스템을 모터 토크가 레일에 전달된 토크와 동일한 평형점상에서 안정화할 수 있도록 하는 안정화 신호 Stab를 전달하고, 이 신호 Stab는 가산기(43)에 의해 기동 신호 C_Corr에 주입된다.

가산기(43)는 그 결과의 신호가 기준신호 Cmanip의 값을 초과하지 않도록 제한하는 필터 회로(44)에 접속되어 있다.

상기 모니터링 장치의 동작은, 모터 토크 Cm(곡선 I)과 휠 테두리에 전달되는 힘 Ct(곡선 II)이 슬립(slip) G의 함수로서 어떻게 변화하는지와, 기준 신호 Cons, 모터의 가속도 신호 gama 및 슬립 G가 시간 t의 함수로서 어떻게 변화하는지를 각각 나타내는, 도 3과 도 4를 참조로 이하에 설명된다.

도 3을 참조하여, 장치가 점 A 상에서 안정화되어 있으며, 모터의 가속도 신호 gama는 0인 것으로 가정한다.

이 안정 상태에서, 부착 모니터링단(22)은 기준 신호 Cons가 변화되도록 함으로써 장치가 여기되도록 하여 모터 토크 Cm이 전송된 토크보다 크도록 한다(점 A').

이 변경은 슬립을 증가시켜 모터의 가속도 신호 gama가 플러스가 되게 한다.

이 여기에 대응하여, 안정화 제3 단(22c)은 모터 토크 기준 신호 Cons의 값이 상대적으로 보정되도록 하여 가속도 gama를 0으로 하고, 이에 의해 장치를 안정화한다(점 B).

후속 여기를 발생시키기 위해, 부착 모니터링단(22)은 모터 토크 Cm이 연속적인 여기 사이에서 변화하는 방향을 모니터하여 기동 신호 C_Corr의 부호를 결정한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 점 B', C', D'에 대응하는 기동에 대해서, 기동신호의 부호는 변화되지 않고 유지된다.

반대로, 점 E'에 대응하는 그 다음 기동을 실행할 때, 토크들 사이의 차이는 부호를 변화시켜, 기동 신호 C_Corr의 부호가 변화하도록 하고, 슬립 G의 상대적 감소와 모터(12)의 가속도 신호 gama의 부호의 변화를 발생시킨다. 이에 응답하여, 안정화 제3 단(22c)은 토크 기준 신호 Cons가 증가하도록 하여 모니터링 장치를 다시 한번 안정화시킨다(점 F).

이에 따라, 기동단(22)의 동작은 모터 토크를 최적값의 범위내에서 유지하고 사용 가능한 부착에 의해 허용된 최대 토크를 구동 휠에 전달할 수 있게 한다.

본 발명에 의하면, 전기 레일 수송수단 세트의 동력부의 부착을 모니터하는 이 모니터링 장치는 동력부의 모터에 공급되는 전력을 제어하는 전력제어단과, 적어도 모터의 한 동작 특성에 기초하여 생성된 기준 신호를 전력제어단에 전달하여 동력부의 휠의 슬립을 제어하는 고유의 부착 모니터링단을 포함하여 구성되고, 또한 모니터링 장치를 기동시키는 기동 신호를 생성하는 수단과, 이 기동 신호를 기준신호에 주입하여 변경된 기준 신호를 전달하도록 하는 수단을 더 포함하여 구성된 모니터링 장치를 제공함으로써, 구동 휠에 연속적으로 최대 토크를 전달할 수 있게 한다.

Claims

전기 레일 수송 수단 세트의 동력부의 부착(adhesion)을 모니터링하는 모니터링 장치(20)로서,

기준 신호에 따라 상기 동력부의 모터(12)에 공급되는 전력을 제어하는 전력 제어단(18)과,

상기 모터의 적어도 제1 및 제2 동작 특성들에 기초하여 기동 신호를 생성하여, 상기 동력부의 휠들의 슬립(slip)을 제어하는 부착 모니터링단(22)과,

상기 기동 신호를 상기 기준 신호에 주입하여 변경된 기준 신호를 상기 전력 제어단에 전달하도록 하는 수단(27)

을 포함하고,

상기 부착 모니터링단(22)은, 2개의 이전의 연속하는 기동 신호 생성 사이에 상기 제2 동작 특성이 변화하는 방향을 검출하여 후속 여기 시에 상기 기준 신호에 주입되는 상기 기동 신호의 부호를 결정하도록 하는 수단(22b)을 포함하며,

상기 제1 동작 특성은, 상기 모터의 가속도 측정에 기초하여 생성되며,

상기 제2 동작 특성은, 상기 모터의 토크의 측정에 기초하여 생성되는 것을 특징으로 하는 모니터링 장치.
제1항에 있어서,

상기 기동 신호는 상기 모터의 제3 동작 특성에 기초하여 생성되며,

상기 부착 모니터링단(22)은, 상기 제3 동작 특성의 값을 소정의 임계값과 비교하는 비교기 수단(30)과, 상기 기동 신호의 진폭이 상기 비교 결과의 함수에 따라서 변화하도록 하는 수단(32)을 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터링 장치.
제1항에 있어서,

상기 기준 신호는 모터 토크 기준 신호인 것을 특징으로 하는 모니터링 장치.
삭제
삭제
제2항에 있어서,

상기 제3 동작 특성은 상기 모터의 가속도 측정값에 기초하여 생성되는 것을 특징으로 하는 모니터링 장치.
전기 레일 수송 수단 세트의 동력부의 모터에 공급되는 전력을 제어하는 제어 시스템으로서,

상기 모터에 전력을 공급하는 전원 공급 회로를 포함하고,

상기 동력부의 부착을 모니터링하는 제1항에 따른 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.