KR101381239B1 - Axle heating simulator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 열차 차축 발열 모니터링 시험을 위한 차축 발열 모사 장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 열차의 차축 발열 및 이상상태를 모니터링하기 위한 센서 시스템의 성능을 시험하기 위한 차축 발열 모사 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an axle heating simulation device for a train axle heating monitoring test, and more particularly to an axle heating simulation device for testing the performance of the sensor system for monitoring the axle heating and abnormal conditions of the train.
일반적으로 열차 운행중에 차량의 차축에 압입되어 있는 차축 베어링이 손상되거나 그리스가 결빙하게 되면, 과도한 마찰로 인하여 베어링부의 온도가 상승하여 차축의 변형이나 손상을 초래하며, 이로 인해 열차의 탈선사고가 일어날 수 있다. In general, if the axle bearing pressed into the axle of the vehicle is damaged or grease freezes during operation of the train, excessive friction may cause the temperature of the bearing to rise, resulting in deformation or damage of the axle, which may cause derailment of the train. Can be.
따라서, 열차가 통과하는 선로변에 유,무선으로 차축발열 상태를 감시하는 차축온도검지장치(HBD: Hot Box Detector)를 설치한다. 일 예로 고속철도의 경우에는 고속선 선로변에 약 30km의 간격으로 설치된 차축온도검지장치(HBD : Hot Box Detector)를 사용하여, 통과하는 열차에 대해 차량의 차축으로부터 방출되는 적외선 양을 측정해 이를 온도로 환산하여 그 이상 유무를 관제실로 통보하고, 차축온도가 80℃ 이상인 경우에는 단순 알람을 발생하고, 90℃ 이상인 경우에는 위험 알람을 발생하도록 하고 있다. 이와 같이 선로변에 설치된 HBD를 이용한 시스템은 센서가 설치된 구간을 통과할 때만 차축의 이상상태를 비연속적으로 감시할 수 있다.Therefore, an axle temperature detector (HBD: Hot Box Detector) is installed on the side of the track where the train passes to monitor axle heat generation by wire or wireless. For example, in the case of a high-speed railway, using an axle temperature detector (HBD: Hot Box Detector) installed at a distance of about 30 km on the side of the high-speed line, measuring the amount of infrared radiation emitted from the axle of the vehicle for the passing train to the temperature In conversion, the control room is notified of the abnormality, and a simple alarm is generated when the axle temperature is 80 ° C or higher, and a danger alarm is generated when it is 90 ° C or higher. In this way, the system using the HBD installed on the side of the track can monitor the abnormal state of the axle discontinuously only when passing through the section where the sensor is installed.
또한, 선로변이 아닌 차상(車上)에서 연속적으로 차축의 이상상태를 감시하기 위해서 차량 저널박스 커버에 광섬유 브래그 격자(FBG : fiber Bragg grating) 센서를 삽입하여 실시간으로 차상에서 차축 발열을 감시하는 기술의 개발이 시도되고 있는 실정이다. 광섬유 브래그 격자(FBG : fiber Bragg grating) 센서는 광섬유에 새겨진 브래그 격자의 파장 변화량이 가해지는 변형률과 온도에 선형적으로 의존하는 것을 이용하는 센서로서 이는 측정치의 절대량 측정에 유리하다. 브래그 파장이 다른 에프비지 센서들을 직렬로 연결하여 광섬유 한 라인으로 모든 센서를 연결할 수 있으므로, 광섬유 에프비지 센싱 로거 1대로 모든 센서들과의 연결을 단순화할 수 있다.In addition, in order to continuously monitor the abnormal condition of the axle on the vehicle side rather than the track side, the technology to monitor the axle heat generation in the vehicle real time by inserting a fiber Bragg grating (FBG) sensor in the vehicle journal box cover. Is being tried. A fiber bragg grating (FBG) sensor is a sensor that uses linear dependence on the strain and temperature at which the variation in the wavelength of the Bragg grating engraved in the fiber is applied, which is advantageous for measuring the absolute amount of the measured value. By connecting FBV sensors with different Bragg wavelengths in series, all sensors can be connected with a single line of fiber, simplifying the connection with all sensors with a single fiber FBG sensing logger.
한편, 열차 차축 발열 발생시 이를 측정하는 연속식 또는 비연속식 센서의 차축 온도 측정 정확도와, 차축 발열온도와 센서의 측정 위치에 따른 측정온도 차이를 명확히 하기 위해서는 실제 환경에서의 주행 실험이 필요하다. 실제 주행 환경에서는 차축의 회전으로 인하여 차축 온도가 미미하게 상승하나, 정상적인 상태에서는 센서의 성능을 검증하기 위한 온도 범위까지 온도 상승이 불가능하다. 따라서, 인위적으로 차축 온도를 제어하면서 상승시켜 발열을 모사하는 시험장치가 필요한 실정이다.On the other hand, in order to clarify the axle temperature measurement accuracy of the continuous or discontinuous sensor to measure when the train axle heat generation occurs, and the difference in the measurement temperature according to the axle heating temperature and the measurement position of the sensor it is necessary to drive in the actual environment. In a real driving environment, the axle temperature rises slightly due to the rotation of the axle, but under normal conditions, it is impossible to raise the temperature to the temperature range to verify the performance of the sensor. Therefore, there is a need for a test apparatus that simulates heat generation by raising while controlling the axle temperature artificially.
이에 공개특허 제10-2012-0082749호가 제시된 바 있다. 이는 열화상을 이용한 복합재료 휠의 평가 장치 및 방법에 관한 것으로, 휠의 평가 장치는 시험 대상의 복합재료 휠을 설정된 주행 조건으로 회전시키는 시뮬레이션 주행을 시행하기 위한 시뮬레이터와, 상기 시뮬레이션 주행되는 동안 또는 시뮬레이션 주행 후의 복합재료 휠에 대하여 열화상 데이터를 획득하고 열화상 데이터로부터 복합재료 휠의 온도 데이터를 획득하기 위한 열화상 측정 및 분석 장치를 포함하며, 상기 시뮬레이터는 시험대상 휠이 회전가능하게 휠장착대에 장착되고, 휠장착대는 구동휠과 연결되며, 구동휠은 정해진 회전속도로 회전시키기 위한 구동장치와 벨트로 연결되어 주행을 모사할 수 있도록 구성되어 있다. Patent Publication No. 10-2012-0082749 has been presented. The present invention relates to an apparatus and method for evaluating a composite wheel using a thermal image. The apparatus for evaluating a wheel includes: a simulator for performing a simulation run for rotating a composite wheel of a test object under a set driving condition; A thermal image measurement and analysis device for acquiring thermal image data for the composite wheel after the simulation driving and for obtaining temperature data of the composite wheel from the thermal image data, wherein the simulator is wheel mounted so that the wheel under test can be rotated. It is mounted on the stage, the wheel mount is connected to the driving wheel, the driving wheel is connected to the drive and the belt for rotating at a predetermined rotational speed is configured to simulate the driving.
따라서, 휠 및 차축에 대해서 시뮬레이션 주행 중 열화상 온도 측정을 통해 실시간으로 차축 발열을 평가할 수 있다.Therefore, the axle heat generation can be evaluated in real time by measuring the thermal image temperature during the driving simulation for the wheel and the axle.
그런데, 상기 공개특허에서 제시된 휠 평가장치는 차축의 회전을 통하여 온도를 상승시키는 방법을 사용하고 있어 온도 상승 범위가 제한된다는 단점이 있다. 즉, 차축 발열 모니터링 센서 시스템은 통상 90℃ 이상의 온도까지 차축 온도를 상승시키면서 차축 발열 시험을 수행하여야하나, 이는 차축 베어링 파손이 없는 정상주행시 온도범위에서만 시험을 수행할 수 있다.By the way, the wheel evaluation apparatus proposed in the above-described patent uses a method of raising the temperature through the rotation of the axle has a disadvantage that the temperature rise range is limited. That is, the axle heat monitoring sensor system should perform the axle heat test while raising the axle temperature to a temperature above 90 ° C., but it can be performed only in the temperature range during normal driving without axle bearing damage.
또한, 열화상 카메라를 이용하여 차축의 온도를 측정하는 방식은 차축 표면에서의 온도를 측정하는데는 유용하지만, 차축이 저널박스 커버 등으로 덮여 있는 경우 내부의 정확한 온도를 측정할 수는 없다는 단점이 있다. In addition, the method of measuring the temperature of the axle by using a thermal imaging camera is useful for measuring the temperature on the axle surface, but the disadvantage is that it cannot measure the exact temperature inside when the axle is covered with a journal box cover or the like. have.
따라서, 상기 공개특허에서 제시된 기술로는 차축 및 저널박스 커버 내외부의 온도차 등을 동시에 측정할 수 없는 문제점도 존재한다.
Therefore, there is a problem in that the technology proposed in the above-described patent cannot simultaneously measure the temperature difference between the inside and outside of the axle and the journal box cover.
따라서, 본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 열차 차축을 중공 형상으로 제작하여 그 내부에 히터를 설치하여 차축 발열을 모사할 수 있는 열차 차축 발열 모니터링 시험을 위한 차축 발열 모사 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention is to solve these problems, the present invention provides a train axle heating simulation apparatus for the train axle heat monitoring test that can simulate the axle heat by installing a heater inside the train axle in a hollow shape The purpose is to provide.
또한, 본 발명은 열차 차축의 내부에 열전달을 균일하게 할 수 있도록 오일을 채워 차축 발열을 모사 시에 차축 온도에 따른 차축 발열 모니터링을 위한 센서 수단의 온도 정확도 및 센서 수단의 위치에 따른 차축과의 온도차이를 측정할 수 있는 열차 차축 발열 모니터링 시험을 위한 차축 발열 모사 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
In addition, the present invention is to fill the oil to uniform heat transfer inside the train axle to simulate the axle heat generated when the temperature accuracy of the sensor means for monitoring the axle heat generation according to the axle temperature and the axle according to the position of the sensor means It is an object of the present invention to provide an axle heating simulation device for a train axle heating monitoring test capable of measuring a temperature difference.
이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은; In order to solve such a technical problem,
차축의 발열을 모니터링하기 위한 센서 수단이 설치되는 저널박스의 내부에 전단부가 지지되는 중공 차축과, 상기 중공 차축의 내부에 삽입 장착되는 히터로 구성되는 것을 특징으로 하는 열차 차축 발열 모니터링 시험을 위한 차축 발열 모사 장치를 제공한다.An axle for a train axle heat monitoring test, characterized in that it comprises a hollow axle having a front end supported in the inside of the journal box is installed sensor means for monitoring the heat of the axle, and a heater inserted into the hollow axle Provides a fever simulation device.
이때, 상기 센서 수단은 상기 저널박스에 설치되는 저널박스 커버에 구비되는 것을 특징으로 한다.In this case, the sensor means is characterized in that provided in the journal box cover installed in the journal box.
그리고, 상기 센서 수단은 열차 차축의 발열 및 이상상태를 감시하는 광섬유 FBG 센서인 것을 특징으로 한다.And, the sensor means is characterized in that the optical fiber FBG sensor for monitoring the heat generation and abnormal conditions of the train axle.
또한, 상기 광섬유 FBG 센서는, 차축의 온도를 측정하는 FBG 온도계와, 차축 베어링의 파손으로 인한 주기적인 이상 진동신호를 동적 변형율의 변화로 측정하는 FBG 변형율계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the optical fiber FBG sensor is characterized by consisting of a FBG thermometer for measuring the temperature of the axle, and FBG strain gauge for measuring the periodic abnormal vibration signal due to the breakage of the axle bearing as a change in the dynamic strain.
그리고, 상기 히터의 온도를 제어하는 온도 컨트롤러가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.And, it characterized in that the temperature controller for controlling the temperature of the heater is further provided.
또한, 상기 중공 차축의 후단부를 지지하는 받침대가 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, a pedestal for supporting the rear end of the hollow axle is characterized in that it is provided.
이때, 상기 받침대는 시험용 플레이트의 상부에 고정볼트에 의해 일체로 고정되는 것을 특징으로 한다.At this time, the pedestal is characterized in that it is fixed integrally by a fixing bolt on the upper portion of the test plate.
특히, 상기 받침대는 상측에 상기 중공 차축의 외주면 일부를 안정적으로 감싸주면서 받쳐줄 수 있도록 U자형 받침부가 구비되는 것을 특징으로 한다.In particular, the pedestal is characterized in that the U-shaped support is provided on the upper side to support while stably wrapping a portion of the outer peripheral surface of the hollow axle.
그리고, 상기 중공 차축의 중공부에는 히터가 구동시 온도가 중공 차축으로 고르게 전달될 수 있도록 열전달용 오일이 채워지는 것을 특징으로 한다.In addition, the hollow portion of the hollow axle is characterized in that the heat transfer oil is filled so that the temperature is evenly transferred to the hollow axle when the heater is driven.
또한, 상기 중공 차축의 전단부에는 상기 중공 차축의 온도를 측정하는 온도 센서가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
In addition, the front end of the hollow axle is characterized in that the temperature sensor for measuring the temperature of the hollow axle is further provided.
본 발명에 따르면, 열차 차축의 발열을 모니터링 하기 위한 센서 수단의 성능시험을 할 수 있도록, 위험이 발생할 수준까지 인위적으로 중공 차축의 온도를 제어하면서 상승시켜 차축 발열 모니터링 성능을 측정할 수 있다. According to the present invention, in order to perform the performance test of the sensor means for monitoring the heat generation of the train axle, it is possible to measure the axle heat generation monitoring performance by raising the artificially controlled temperature of the hollow axle to the level where danger occurs.
특히, 본 발명은 종래의 휠을 회전시켜 차축의 온도를 상승시키는 방식에 비해서 차축의 이상 발생 온도 범위까지 사용자가 원하는 온도를 제어하면서 상승시킬 수 있고, 차축의 온도를 직접적으로 측정할 수 있다. In particular, the present invention can be increased while controlling the temperature desired by the user to the abnormal temperature range of the axle, compared to the method of increasing the temperature of the axle by rotating the conventional wheel, it is possible to directly measure the temperature of the axle.
또한, 본 발명은 차축 및 축상의 온도를 각각 측정할 수 있으므로, 축상의 종류에 따라서 축상에 부착되는 차축 발열 모니터링 센서의 위치 선정 및 차축과의 온도 차이를 미리 파악할 수도 있다.
In addition, since the present invention can measure the temperature of the axle and the shaft, respectively, it is also possible to grasp the position difference of the axle heat generation monitoring sensor attached to the shaft and the temperature difference with the axle according to the type of the shaft.
도 1은 본 발명에 따른 열차 차축 발열 모니터링 시험을 위한 차축 발열 모사 상태를 모니터링하기 위해 센서 수단이 내장된 열차 저널박스와 차축의 조립 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 저널박스 몸체와 체결된 저널박스 커버의 외부 형상을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 저널박스 커버의 내부 형상을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 센서 커버가 장착된 저널박스 커버 내부 조립도이다.
도 5는 본 발명의 저널박스 커버 내부와 닿는 센서 커버의 안쪽면을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 열차 차축 발열 모니터링 시험을 위한 차축 발열 모사 장치의 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 열차 차축 발열 모니터링 시험을 위한 차축 발열 모사 장치의 결합 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 열차 차축 발열 모니터링 시험을 위한 차축 발열 모사 장치의 결합 단면도이다.1 is a view showing an example of assembling the train journal box and the axle with a sensor means for monitoring the axle heat generation simulation state for the train axle heat monitoring test according to the present invention.
2 is a view showing the outer shape of a journal box cover fastened to the journal box body of the present invention.
3 is a view showing the internal shape of the journal box cover of the present invention.
4 is an assembled view of a journal box cover equipped with a sensor cover according to the present invention.
5 is a view showing the inner surface of the sensor cover contacting the inside of the journal box cover of the present invention.
6 is an exploded perspective view of an axle heat generation simulation apparatus for a train axle heat generation monitoring test according to the present invention.
7 is a combined perspective view of the axle heat generation simulation apparatus for the train axle heat monitoring test according to the present invention.
8 is a cross-sectional view of the coupling of the axle heating simulation apparatus for the train axle heating monitoring test according to the present invention.
본 발명에 따른 열차 차축 발열 모니터링 시험을 위한 차축 발열 모사 장치를 첨부한 도면을 참고로 하여 이하 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징을 이해할 수 있을 것이다.With reference to the accompanying drawings, axle heat generation simulation apparatus for a train axle heat monitoring test according to the present invention will be understood by the embodiments described in detail below.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention, and not all of the technical ideas of the present invention are described. Therefore, It should be understood that various equivalents and modifications may be present.
먼저, 본 발명에 따른 열차 차축 발열 모니터링 시험을 위한 차축 발열 모사 장치는 열차 차축 발열 모니터링 시험을 위해 차축의 발열을 모사할 수 있다. 이와 같은 차축의 발열 모사는 차축의 발열 상태를 모니터링하기 위한 것이므로, 이에 열차 차축 발열 모니터링을 위한 센서 수단의 구조를 우선 설명한다.
First, the axle heat generation simulation apparatus for a train axle heat monitoring test according to the present invention can simulate the heat generation of the axle for the train axle heat monitoring test. Since the heating simulation of the axle is for monitoring the heating state of the axle, the structure of the sensor means for monitoring the heat generation of the train axle will be described first.
도 1 내지 도 5에 의하면, 열차의 차량 저널박스(100)에는 차량의 차축의 발열을 모니터링하기 위한 센서 수단(101)으로 광섬유 FBG(Fiber Bragg Grating) 센서를 이용한다. 1 to 5, an optical fiber Bragg grating (FBG) sensor is used for the
즉, 본 발명에서는 광섬유 FBG 센서가 내장된 저널박스 커버(110)를 설치함으로써 열차 차축(10)의 발열 및 이상상태를 차상에서 실시간으로 연속적으로 감시할 수 있다.That is, in the present invention, by installing the
일반적으로 광섬유 센서는 전자기파에 영향을 받지 않고 열악한 측정환경에서 장기간 사용할 수 있으며, 크기가 작아 저널박스 커버(110) 내부에 삽입하여 측정하기가 용이하며, 신호의 감쇄가 적어 열차 내에서 신호의 송수신에 용이하다. Generally, the optical fiber sensor can be used for a long time in a poor measurement environment without being influenced by electromagnetic waves. Since it is small in size, it can be easily inserted into the
특히, 본 발명에서 적용하는 광섬유 FBG 센서는 광섬유에 새겨진 브래그 격자의 파장 변화량이 가해지는 변형률과 온도에 선형적으로 의존하는 것을 이용하는 센서로 측정치의 절대량 측정에 유리하다. 브래그 파장이 다른 FBG 센서를 사용하면 직렬로 연결하여 광섬유 한 라인으로 모든 센서를 연결할 수 있으므로, FBG 로거와 센서들과의 연결을 단순화할 수 있다.In particular, the optical fiber FBG sensor used in the present invention is advantageous for measuring the absolute value of a measurement by using a sensor that relies linearly on the strain and the temperature at which the wavelength change amount of the Bragg grating engraved in the optical fiber is applied. FBG sensors with different Bragg wavelengths can be connected in series to connect all the sensors to one line of fiber, simplifying the connection between FBG loggers and sensors.
이때, 상기 광섬유 FBG 센서는 차축(10)의 온도를 측정하는 FBG 온도계(120)와, 차축 베어링(20) 등의 파손으로 인한 주기적인 이상 진동신호를 동적 변형율의 변화로 측정하는 FBG 변형율계(122)로 이루어진다.The optical fiber FBG sensor includes an
이와 같은 차량의 저널박스(100)에 설치되는 차축(10)의 과열을 감지하기 위한 광섬유 FBG 센서가 내장된 저널박스 커버(110)에서 차량의 차축(10)에서 발생한 온도 및 진동을 측정하고, 그 측정된 광섬유 FBG 센서의 브래그 격자의 파장 변화량을 차상의 신호처리수단(200)으로 전송하여 진동에 의한 동적 변형율과 온도로 환산한다.
Measuring the temperature and vibration generated in the
이하, 저널박스(100)의 각부 구성을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the configuration of each part of the
먼저, 차량의 차축(10)은 차륜(12)과 연결되고 그 단부에는 저널박스(100)가 결합된다. First, the
상기 저널박스(100)는 차축(10)의 단부에 위치하여 열차의 하중을 지지하면서 견인 및 제동력을 전달하여 차축(10)의 회전을 보장하고 차축(10)의 위치를 유지하는 역할을 한다. The
이때, 상기 저널박스(100) 내부에는 차축 베어링(20)이 위치하는데, 상기 차축 베어링(20)은 차축(10)과 직접 접촉하여 회전하며 차축(10)의 고속 회전을 가능하게 한다. At this time, an
그리고 상기 저널박스(100)에는 저널박스 커버(110)가 저널박스 몸체 체결 볼트(111)에 의해 일체로 체결된다. The
이때, 상기 저널박스 커버(110)에는 차축(10)의 과열 검지를 위한 광섬유 FBG 센서가 내장되고, 광섬유 사출을 위한 광섬유 보호튜브(124)가 측면에 연결되어 있다. At this time, an optical fiber FBG sensor for overheat detection of the
좀더 상세하게 설명하면 상기 저널박스 커버(110)는 상기 저널박스 몸체 체결 볼트(111)로 저널박스(100)의 몸체에 결합하기 위한 제1볼트홀(112)이 형성되고, 상기 저널박스(100)의 몸체에는 상기 제1볼트홀(112)에 대응되는 제2볼트홀(102)이 형성된다.More specifically, the
그리고, 상기 저널박스 커버(110)의 측면에는 니플(125)이 저널박스 커버(110)의 내부로 체결되며, 밖으로는 광섬유 보호 튜브(124)와 연결된다. The
아울러 상기 저널박스 커버(110)에는 광섬유 보호 튜브(124)가 흔들리는 것이 방지되도록 견고하게 고정된다. In addition, the
이때, 상기 광섬유 보호 튜브(124)는 튜브 지지대(126)에 고정된 상태로 상기 저널박스 커버(110)에 고정되는데 별도의 체결수단을 이용하지 않고 상기 저널박스 몸체 체결 볼트(111)로 고정된다.At this time, the optical fiber
그리고, 상기 광섬유 보호 튜브(124)는 튜브 지지대(126)의 표면에 튜브 클램프(127)로 지지되며, 상기 튜브 클램프(127)는 클램프 체결 볼트(128)에 의해 상기 저널박스 커버(110)에 고정된다. The optical
한편, 상기 저널박스 커버(110)의 표면에는 차축(10)의 과열 검지를 위한 광섬유 FBG 센서를 보호하기 위한 센서 커버(130)가 고정된다. 이때, 상기 센서 커버(130)에는 센서커버 체결 볼트(132)로 저널박스 커버(110)에 결합하기 위한 제3볼트홀(134)이 형성되고, 상기 저널박스 커버(110) 내부 표면에는 상기 센서 커버(130)를 고정하기 위해 상기 제3볼트홀(134)에 대응되는 제4볼트홀(114)이 형성된다.On the surface of the
이와 같은 저널박스 커버(110) 내부에는 음각의 원형 안착홈(119)이 형성되어 광섬유 FBG 변형율계(122)와 FBG 온도계(120)가 정해진 위치에 고정된다. In the
이때, 상기 FBG 변형율계(122)와 FBG 온도계(120)는 서로 다른 브래그 파장을 가지고 있어 신호의 간섭없이 하나의 광섬유에 직렬로 연결되며, FBG 변형율계(122)와 FBG 온도계(120)를 연결하는 광섬유(123)가 꺾여서 파손되고 신호가 감쇄되는 것을 막기 위해서 원형으로 감기도록 저널박스 커버(110) 내부의 원형 안착홈(119) 내에 위치한다. The
특히, 상기 FBG 변형율계(122)와 FBG 온도계(120)는 두 센서를 연결하는 연결선과 과도하게 꺽이지 않도록 하기 위해 원형 안착홈(119)의 접선방향에 위치한다. In particular, the
이와 같이 설치되는 FBG 온도계(120)는 차량의 차축(10)의 온도를 측정하고, FBG 변형율계(122)는 차축 베어링(20) 등의 파손으로 인한 주기적인 이상진동 신호를 실시간으로 측정한다. The
그리고, 상기 FBG 센서와 연결된 광섬유(123)는 니플(125)을 통해서 저널박스 커버(110)의 외부로 사출되고 광섬유 보호 튜브(124) 내에 위치하여 파손되지 않도록 보호된다. In addition, the
이때, 상기 저널박스 커버(110) 내부에 삽입된 FBG 센서와 광섬유(123)를 보호하기 위하여 센서 커버(130)가 저널박스 커버(110) 안쪽면에 조립되는데, 상기 센서 커버(130)는 저널박스 커버(110)와 센서 커버 고정 볼트(132)로 체결된다. 이 경우, 센서 커버(130)가 저널박스 커버(110) 내부에서 풀리는 것을 방지하기 위해 도 2에 도시된 바와 같이 센서 커버 고정 너트(139)를 저널박스 커버 외부에 위치하도록 함이 바람직하다. In order to protect the FBG sensor and the
한편, 센서 커버(130)의 안쪽면은 저널박스 커버(110) 내부면에 형성된 음각의 원형 안착홈(119)과 맞닿아 고정될 수 있도록 같은 양각으로 형성되는 원형 돌출부(139)가 형성된다. 상기 원형 돌출부(139)는 상기 저널박스 커버(110)의 내부에 삽입된 FBG 센서와 광섬유(123)가 저널박스 커버(110) 내부의 원형 안착홈(119)에 고정될 수 있도록 한다.
The inner surface of the
이하, 도 6 내지 도 8을 참고로 본 발명에 따른 광섬유 FBG 센서가 내장된 차량의 저널박스(100)에 장착된 차축발열 모사 시험장치(200)의 구조를 설명한다.Hereinafter, the structure of the axle heat
본 발명에 따른 차축발열 모사 시험장치(200)는 저널박스(100)의 내부에 설치되는 차축 베어링(20)에 전단부 외주면이 지지되는 중공 차축(210)과, 상기 중공 차축(210)의 내부에 삽입 장착되는 히터(220)와, 상기 히터(220)의 온도를 제어하는 온도 컨트롤러(230)와, 상기 중공 차축(210)을 지지하는 받침대(240)로 구성된다.The axle heat generation
이때, 상기 받침대(240)는 시험용 플레이트(250)의 상부에 고정볼트(252)에 의해 일체로 고정된다. 이때, 상기 받침대(240)는 상측에 상기 중공 차축(210)의 외주면 일부를 안정적으로 감싸주면서 받쳐줄 수 있도록 U자형 받침부(242)가 구비된다.At this time, the
한편, 상기 중공 차축(210) 내측의 중공부(212)에는 히터(220)가 구동시 온도가 중공 차축(210)으로 고르게 전달될 수 있도록 열전달용 매개체로서 열전달용 오일이 채워지게 된다. On the other hand, the
좀 더 상세하게는 상기 중공 차축(210) 내에는 열전달용 오일이 채워져 히터(220)로부터 가해진 열을 중공 차축(210)에 균일하게 분포되도록 한다. 중공 차축(210)에서 발생한 열은 차축 베어링(20)과는 전도열전달을 발생시키고, 저널박스 커버(110)와는 대류열전달을 발생시킨다. More specifically, the heat transfer oil is filled in the
이때, 상기 중공 차축(210)의 중공부(212)로 오일을 채우기 위해 상기 중공 차축(210)의 일측에는 오일 투입구(214)가 형성되며, 그 오일 투입구(214)는 볼트 형태의 마개(215)가 구비된다. At this time, an
이와 같은 구성에 의하면 온도 컨트롤러(230)를 이용하여 히터(220)에 전력을 공급하여 온도를 제어하면서 히터(220)의 온도를 상승시키고, 중공 차축(210)의 내부에 가득 채워진 열전달용 오일을 통해서 중공 차축(210)의 온도를 균일하게 유지시키게 된다.According to such a configuration, the temperature of the
한편, 중공 차축(210)의 발열에 의해서 저널박스(100)와 저널박스 커버(110)의 온도도 동시에 상승하게 되고, 저널박스 커버(110)에 삽입된 센서 수단인 광섬유 FBG 센서에 의해서 중공 차축(210) 및 저널박스 커버(110)의 온도를 모니터링할 수 있다.On the other hand, the temperature of the
그리고, 상기 중공 차축(210)은 전단부가 저널박스(100) 내부에서 장착되는 차축 베어링(20)에 지지되고, 후단부가 차축 받침대(240)에 의해서 지지된다. The
한편, 상기 저널박스 커버(110) 내부에는 광섬유 에프비지 센서가 삽입되어 있어 온도를 측정하는데 이와는 별도로 상기 중공 차축(210)의 전단부에 온도 센서(260)가 부착되어 온도를 측정한다. On the other hand, the inside of the
이와 같은 온도 센서(260)를 구비함으로써 본 발명에 따른 차축 발열 모사 시험장치는 중공 차축(210)의 온도와 저널박스 커버(110) 내부에서 측정한 온도의 차이를 측정할 수 있다.
By providing the
이하, 본 발명에 따른 열차 차축 발열 모사 과정을 통한 발열 모니터링 예를 설명한다.Hereinafter, an example of heating monitoring through a train axle heating simulation process according to the present invention will be described.
먼저, 중공 차축(210)의 전단부를 저널박스(100)에 설치하고, 온도 컨트롤러(230)에 의해 히터(220)를 구동한다. First, the front end of the
이와 같이 히터(220)를 구동하면 히터의 온도가 상승하면서 중공 차축(210)의 중공부(212)에 가득 채워진 열전달용 오일을 통해서 중공 차축(210)의 온도를 균일하게 유지시키게 된다.As such, when the
이와 같이 중공 차축(210)의 발열에 의해서 저널박스(100)와 저널박스 커버(110)의 온도도 동시에 상승하게 되고, 저널박스 커버(110)에 삽입된 센서 수단인 광섬유 FBG 센서에 의해서 중공 차축(210) 및 저널박스 커버(110)의 온도를 모니터링할 수 있다.As such, the temperature of the
저널박스 커버(110)에 설치되는 FBG 변형율계(122)는 차축 베어링(20) 등의 파손으로 인한 주기적인 이상 진동신호를 동적 변형율의 변화로 측정하고, FBG 온도계(120)는 저널박스(100) 내부의 온도를 측정한다.The
이때, 상기 FBG 변형율계(122)와 FBG 온도계(120)는 브래그 파장이 달라 하나의 광섬유(123)에 직렬 연결이 가능하며 서로의 신호에 영향을 주지 않는다. At this time, the
상기 FBG 변형율계(122)와 FBG 온도계(120)에서 측정되는 광섬유 브래그 격자의 파장 변화량은 광섬유(123)를 통해 신호처리수단(미도시됨)에 입력되어 진동에 의한 동적 변형율과 온도로 환산되어 표시될 수 있다.The wavelength variation of the optical fiber Bragg grating measured by the
즉, 열차 차축의 발열을 모니터링 하기 위한 센서 시스템의 성능시험을 할 수 있도록, 위험이 발생할 수준까지 인위적으로 중공 차축(210)의 온도를 제어하면서 상승시켜 차축 발열 모니터링 센서 시스템의 성능을 측정할 수 있다.
That is, in order to perform the performance test of the sensor system for monitoring the heat generation of the train axle, it is possible to measure the performance of the axle heat generation monitoring sensor system by artificially raising the temperature of the
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be preferred embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
10: 차축 12: 차륜
20: 차축 베어링 100: 저널박스
110: 저널박스 커버 120: FBG 온도계
122: FBG 변형율계 124: 광섬유 보호 튜브
125: 니플 126: 튜브 지지대
127: 튜브 클램프 130: 센서 커버
200: 시험장치 210: 중공 차축
212: 중공부 214: 오일 투입구
215: 마개 220: 히터
230: 온도 컨트롤러 240: 받침대
242: U자형 받침부 250: 시험용 플레이트10: axle 12: wheel
20: axle bearing 100: journal box
110: Journal box cover 120: FBG thermometer
122: FBG strain gauge 124: Optical fiber protection tube
125: Nipple 126: Tube support
127: Tube clamp 130: Sensor cover
200: test apparatus 210: hollow axle
212: hollow part 214: oil inlet
215: plug 220: heater
230: temperature controller 240: stand
242: U-shaped support 250: test plate
Claims (10)
An axle for a train axle heat monitoring test, characterized in that it comprises a hollow axle having a front end supported in the inside of the journal box is installed sensor means for monitoring the heat of the axle, and a heater inserted into the hollow axle Fever Simulator.
상기 센서 수단은 상기 저널박스에 설치되는 저널박스 커버에 구비되는 것을 특징으로 하는 열차 차축 발열 모니터링 시험을 위한 차축 발열 모사 장치.
The method according to claim 1,
The sensor means is an axle heating simulation device for a train axle heating monitoring characterized in that provided in the journal box cover is installed in the journal box.
상기 센서 수단은 열차 차축의 발열 및 이상상태를 감시하는 광섬유 FBG 센서인 것을 특징으로 하는 열차 차축 발열 모니터링 시험을 위한 차축 발열 모사 장치.
The method according to claim 1,
The sensor means is an axle heat generation simulation device for a train axle heat monitoring test, characterized in that the optical fiber FBG sensor for monitoring the heat and abnormal conditions of the train axle.
상기 광섬유 FBG 센서는, 차축의 온도를 측정하는 FBG 온도계와, 차축 베어링의 파손으로 인한 주기적인 이상 진동신호를 동적 변형율의 변화로 측정하는 FBG 변형율계로 이루어지는 것을 특징으로 열차 차축 발열 모니터링 시험을 위한 차축 발열 모사 장치.
The method of claim 3,
The optical fiber FBG sensor comprises an FBG thermometer for measuring the temperature of the axle, and an FBG strain gauge for measuring a periodic abnormal vibration signal due to breakage of the axle bearing as a change in the dynamic strain. Fever Simulator.
상기 히터의 온도를 제어하는 온도 컨트롤러가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 열차 차축 발열 모니터링 시험을 위한 차축 발열 모사 장치.
The method according to claim 1,
Axle heat generation simulation device for a train axle heat monitoring test, characterized in that the temperature controller for controlling the temperature of the heater is further provided.
상기 중공 차축의 후단부를 지지하는 받침대가 구비되는 것을 특징으로 하는 열차 차축 발열 모니터링 시험을 위한 차축 발열 모사 장치.
The method according to claim 1,
Axle heating simulation apparatus for the train axle heating monitoring test, characterized in that the support for supporting the rear end of the hollow axle is provided.
상기 받침대는 시험용 플레이트의 상부에 고정볼트에 의해 일체로 고정되는 것을 특징으로 하는 열차 차축 발열 모니터링 시험을 위한 차축 발열 모사 장치.
The method according to claim 6,
The pedestal is an axle heat generation simulation device for a train axle heat monitoring test, characterized in that fixed to the upper part of the test plate by a fixed bolt.
상기 받침대는 상측에 상기 중공 차축의 외주면 일부를 안정적으로 감싸주면서 받쳐줄 수 있도록 U자형 받침부가 구비되는 것을 특징으로 하는 열차 차축 발열 모니터링 시험을 위한 차축 발열 모사 장치.
8. The method of claim 7,
The pedestal is axle heating simulation device for a train axle heating monitoring characterized in that the U-shaped support is provided so as to support while stably wrapping a portion of the outer peripheral surface of the hollow axle on the upper side.
상기 중공 차축의 중공부에는 히터가 구동시 온도가 중공 차축으로 고르게 전달될 수 있도록 열전달용 오일이 채워지는 것을 특징으로 하는 열차 차축 발열 모니터링 시험을 위한 차축 발열 모사 장치.
The method according to claim 1,
An axle heat generation simulation apparatus for a train axle heat monitoring test, characterized in that the hollow portion of the hollow axle is filled with a heat transfer oil so that the temperature is evenly transmitted to the hollow axle when the heater is driven.
상기 중공 차축의 전단부에는 상기 중공 차축의 온도를 측정하는 온도 센서가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 열차 차축 발열 모니터링 시험을 위한 차축 발열 모사 장치.
The method according to claim 1,
Axle heat generation simulation apparatus for a train axle heat monitoring test, characterized in that the front end of the hollow axle further comprises a temperature sensor for measuring the temperature of the hollow axle.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120147711A KR101381239B1 (en) | 2012-12-17 | 2012-12-17 | Axle heating simulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120147711A KR101381239B1 (en) | 2012-12-17 | 2012-12-17 | Axle heating simulator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101381239B1 true KR101381239B1 (en) | 2014-04-04 |
Family
ID=50656483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120147711A KR101381239B1 (en) | 2012-12-17 | 2012-12-17 | Axle heating simulator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101381239B1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005283298A (en) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Central Japan Railway Co | Temperature detection device for object of temperature measurement and temperature detection device for underfloor equipment of vehicle |
| JP2010169599A (en) * | 2009-01-23 | 2010-08-05 | Central Japan Railway Co | Apparatus for detecting temperature of underfloor device of vehicle |
| KR20120082749A (en) * | 2011-01-14 | 2012-07-24 | 한국표준과학연구원 | Apparatus and method for testing composite wheel |
-
2012
- 2012-12-17 KR KR1020120147711A patent/KR101381239B1/en active IP Right Grant
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| JP2005283298A (en) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Central Japan Railway Co | Temperature detection device for object of temperature measurement and temperature detection device for underfloor equipment of vehicle |
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