KR102138116B1

KR102138116B1 - 철도 차량의 센서 시스템

Info

Publication number: KR102138116B1
Application number: KR1020190010094A
Authority: KR
Inventors: 임종순; 양정무; 임준식
Original assignee: 주식회사 글로비즈; 한국철도공사
Priority date: 2018-01-25
Filing date: 2019-01-25
Publication date: 2020-07-27
Also published as: KR20190090727A

Abstract

본 발명은 센서 및 계측기의 장착을 위한 추가적인 가공을 최소화하고, 신호선과 같은 배선을 단순화하면서도 필요한 데이터의 양 및 요구되는 메모리 자원 또는 통신의 양의 증가를 극소화하면서 감지 성능 및 진단의 정확성이 향상된 철도 차량의 센서 시스템에 관한 것으로서, 휠의 진동, 가속도, 및 온도를 감지하도록 상기 휠에 장착되는 휠 센서모듈과, 모터들이 모여있는 모터 블록의 온도, 모터들에 공급되는 전력, 철도 차량의 속도, 및 모터와 축을 연결하는 기어들이 모여있는 기어 박스의 진동을 감지하도록 상기 모터 블록 근처에 장착되는 구동 센서모듈과, 대차의 진동 감지하도록 대차 틀에 장착되는 헌팅 센서모듈과, 배전반의 온도 및 상기 모터 블록의 온도를 감지하도록 상기 배전반의 근처 및 상기 모터 블록의 근처에 장착되는 열화상 센서모듈과, 상기 휠 센서모듈, 상기 구동 센서모듈, 상기 헌팅 센서모듈, 및 상기 열화상 센서모듈의 정보를 종합하는 로컬 서버로서 기능하는 계측기와, 상기 계측기와 통신하여 집약적인 처리를 수행하는 서버와, 상기 서버와 통신하여 상기 휠 센서모듈, 상기 구동 센서모듈, 상기 헌팅 센서모듈, 및 상기 열화상 센서모듈에서 감지된 상태를 실시간으로 디스플레이 하는 모니터를 포함할 수 있다.

Description

철도 차량의 센서 시스템{SENSOR SVSTEM FOR RAILWAY VEHICLE}

본 발명은 철도 차량의 센서 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 센서들의 장착을 위한 추가적인 가공을 최소화하고, 신호선과 같은 배선을 단순화하면서도 감지 성능이 향상된 철도 차량의 센서 시스템에 관한 것이다.

현재 철도 차량에 사용되는 부품들은 주기적으로 진단되고, 진단 시 이상이 발견된 경우 수리나 교체를 하고 있다. 그러나, 철도 시스템은 대량 수송 체계이므로 철도 시스템에서 사고가 발생하는 경우 대형 사고가 될 가능성이 높다. 이에 따라, 사고 예방 및 유지/보수 비용을 절감하기 위하여 주기적인 진단에서 상태 기반 유지 보수(Condition Based Maintenance; CBM) 체계를 도입해야 할 필요성이 커지고 있다.

또한, 대형 사고를 초래하는 철도 부품들의 고장 외에도 부품들의 경미한 고장이 발생하게 되면, 철도 차량이 정시에 목적지에 도착하지 못할 수 있다. 정시도착율은 국민들의 편익 측면에서 매우 중요한 항목으로 국가에서 엄격하게 관리하고 있다. 따라서, 정시도착율의 저하를 가져올 수 있는 철도 차량 부품들의 상태 진단이 필요하다.

이러한 진단을 위하여 철도 차량에는 대차의 주요 부품에 결함 발생을 조기에 검출할 수 있도록 다양한 센서들이 부착되고, 센서들에서 측정된 데이터를 정밀 분석하여 실시간으로 고장을 진단 예측할 수 있는 다양한 계측기가 장착될 필요가 있다.

한편, 다양한 산업 분야에서 진단 대상에 대한 진단 방법이 개발되고 있다. 진단 대상의 결함 가능성은 열, 소리, 진동 등을 통하여 확인될 수 있다. 열이나 소리를 이용한 진단 방법은 사용자가 진단 대상의 결함을 용이하게 식별할 수 있는 반면, 진단 대상의 결함이 상당히 진행된 후에야 진단 대상의 결함을 식별할 수 있다. 또한, 진동을 이용한 진단 방법은 가장 빨리 진단 대상의 결함 가능성을 예측할 수 있는 반면, 데이터의 샘플링 시간을 매우 짧게 설정하고 데이터를 수집해야 하므로, 데이터의 양이 너무 많아 용량이 매우 큰 메모리가 필요할 수 있고, 측정된 데이터를 분석하기 위하여 주파수 변환이 필요하기에 여러 가지 계산을 위한 메모리 자원이 지나치게 증가할 수 있다.

그런데, 철도 차량은 한정된 메모리 자원을 가지고 있기 때문에, 철도 차량의 다양한 부품들을 위한 각각의 진단 방법을 수행하기가 어려웠다. 또한, 철도 차량 외부에 있는 진단 서버에서 철도 차량의 다양한 부품들을 위한 각각의 진단 방법을 수행하고자 하는 경우에는, 철도 차량에서 진단 서버로 데이터를 송신하여야 하는데 송신되어야 하는 데이터의 양이 너무 많은 문제점이 있었다. 이에 따라 철도 차량 외부에 있는 진단 서버에서 철도 차량의 다양한 부품들을 위한 각각의 진단 방법을 수행하는 것 역시 실현되기가 매우 어려웠다. 나아가, 철도 차량의 차체에는 다양한 센서 및 계측기를 장착할 만한 공간이 부족하고, 공간을 확보한다 하여도 철도 차량의 대차 틀에 센서 및 계측기의 체결을 위한 별도의 볼트 홀 등을 가공해야 하는 번거로움이 있었다. 더욱이, 이러한 가공은 차체의 강성을 저하시킬 수도 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 센서 및 계측기의 장착을 위한 추가적인 가공을 최소화하고, 신호선과 같은 배선을 단순화하면서도 철도 차량의 다양한 진단을 분류하여 각 진단에 맞는 센서를 적소에 배치함으로써, 통신 부하 및 통신 불량을 극소화하면서 감지 성능 및 진단의 정확성이 향상된 철도 차량의 센서 시스템을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 철도 차량의 센서 시스템은, 휠의 진동, 가속도, 및 온도를 감지하도록 상기 휠에 장착되는 휠 센서모듈과, 모터들이 모여있는 모터 블록의 온도, 모터들에 공급되는 전력, 철도 차량의 속도, 및 모터와 축을 연결하는 기어들이 모여있는 기어 박스의 진동을 감지하도록 상기 모터 블록 근처에 장착되는 구동 센서모듈과, 대차의 진동 감지하도록 대차 틀에 장착되는 헌팅 센서모듈과, 배전반의 온도 및 상기 모터 블록의 온도를 감지하도록 상기 배전반의 근처 및 상기 모터 블록의 근처에 장착되는 열화상 센서모듈과, 상기 휠 센서모듈, 상기 구동 센서모듈, 상기 헌팅 센서모듈, 및 상기 열화상 센서모듈의 정보를 종합하는 로컬 서버로서 기능하는 계측기와, 상기 계측기와 통신하여 집약적인 처리를 수행하는 서버와, 상기 서버와 통신하여 상기 휠 센서모듈, 상기 구동 센서모듈, 상기 헌팅 센서모듈, 및 상기 열화상 센서모듈에서 감지된 상태를 실시간으로 디스플레이 하는 모니터를 포함할 수 있다.

상기 헌팅 센서모듈은 상기 휠 센서모듈, 상기 구동 센서모듈, 상기 열화상 센서모듈, 및 그 자체에 안정적이지 못한 신호가 감지되었을 때에 이를 상기 계측기에 전달하도록 기능할 수 있다.

상기 휠 센서모듈의 센서들, 상기 구동 센서모듈의 센서들, 상기 헌팅 센서모듈의 센서들, 및 상기 열화상 센서모듈의 센서들은 집적회로를 통한 ADC(analog-digital conversion) 및 통신을 수행하는 각각의 보드와 연결되며, 상기 보드들은 각각 소형 알루미늄 케이스에 내장될 수 있다.

상기 휠 센서모듈, 상기 구동 센서모듈, 및 상기 열화상 센서모듈은 ADC된 데이터를 다채널 데이터의 전송이 가능한 랜선을 통한 랜통신으로 상기 계측기에 전송할 수 있다.

상기 휠 센서모듈은, 휠의 2축 진동을 감지하여 이에 대한 신호를 상기 계측기에 전달하는 휠 2축 진동 센서, 휠의 3축 가속도를 감지하여 이에 대한 신호를 상기 계측기에 전달하는 휠 3축 가속도 센서, 및 휠의 온도를 감지하여 이에 대한 신호를 상기 계측기에 전달하는 휠 온도 센서를 포함할 수 있다.

상기 휠 센서모듈은 트라이포드에 연결된 축의 비틀림 각도 및 축의 토크를 측정하여 이에 대한 신호를 상기 계측기에 전달하도록 트라이포드에 설치되는 축 비틀림 센서와 연결될 수 있다.

상기 구동 센서모듈은, 상기 모터 블록의 온도를 감지하여 이에 대한 신호를 상기 계측기에 전달하는 모터 블록 온도 센서, 모터들에 공급되는 전력을 검출하여 이에 대한 신호를 상기 계측기에 전달하는 모터 파워 센서, 상기 철도 차량의 속도를 측정하여 이에 대한 신호를 상기 계측기에 전달하는 대차 속도 센서, 및 상기 기어 박스의 진동을 감지하여 이에 대한 신호를 상기 계측기에 전달하는 기어 박스 진동 센서를 포함할 수 있다.

상기 헌팅 센서모듈은, 상기 대차의 진동을 감지하여 이에 대한 신호를 상기 계측기에 전달하는 대차 진동 센서를 포함할 수 있다.

상기 헌팅 센서모듈은 상기 휠 센서모듈, 상기 구동 센서모듈, 및 상기 열화상 센서모듈의 모든 배선들을 하나의 랜선으로 통합하는 배선을 통하여 상기 계측기에 데이터를 전송하는 스위치허브 기능을 수행할 수 있다.

상기 헌팅 센서모듈에서는 상기 휠 센서모듈, 상기 구동 센서모듈, 및 상기 열화상 센서모듈의 모든 배선 그리고 상기 대차 진동 센서가 집적회로를 통한 ADC 및 통신을 수행하는 보드와 연결될 수 있다.

상기 열화상 센서모듈은, 적외선으로 열을 추적하여 대상물의 형상에서 온도의 분포를 이미지로 생성하는 열화상 카메라를 포함할 수 있다.

상기 열화상 카메라는 다채널을 통합하도록 복수개가 구비될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 철도 차량의 센서 시스템은, 상기 계측기의 장착을 위한 구성으로서, 철도 차량의 하부에 형성된 대차 틀에 장착되는 가이드부, 상기 가이드부에 체결되는 마운팅 하우징, 및 상기 계측기가 구비되어 상기 마운팅 하우징에 체결되는 계측기 하우징을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 철도 차량의 센서 시스템은, 상기 휠 센서모듈의 장착을 위한 구성으로서, 휠 베어링 케이스의 커버를 조립하기 위하여 상단에 볼트가 체결되는 기존의 볼트홀을 이용하여 상기 휠 베어링 케이스에 결합되는 휠 센서모듈 브래킷 및 상기 기존의 볼트홀에 대응되도록 상기 휠 센서모듈 브래킷에 형성되는 볼트 체결홀을 더 포함할 수 있다.

상기 기존의 볼트홀에 체결되는 볼트는 기존의 볼트에 비하여 상기 휠 센서모듈 브래킷의 볼트 체결부 두께만큼 긴 길이를 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 철도 차량의 센서 시스템은, 상기 구동 센서모듈의 장착을 위한 구동 센서모듈 브래킷을 더 포함하며, 상기 구동 센서모듈 브래킷은, 상기 모터 블록에 결합되도록 일정한 길이를 가지며 길이 방향이 평행하도록 한 쌍이 이격되어 형성되는 결합부와, 상기 결합부가 볼트와 같은 체결부재에 의해 상기 모터 블록에 결합되도록 상기 결합부에 형성된 상기 볼팅홀과, 상기 구동 센서모듈이 지지되도록 상기 평행한 한 쌍의 결합부를 연결하는 판 형상으로 형성되어 상기 결합부와 연결되는 부분이 절곡되는 지지부와, 와이어 부재로 상기 구동 센서모듈을 상기 지지부에 묶어서 고정시킬 수 있도록 상기 지지부의 절곡된 부분에 천공되는 제1 밴딩홀과, 와이어 부재로 상기 구동 센서모듈을 상기 지지부에 묶어서 고정시킬 수 있도록 상기 지지부의 판 형상에 천공되는 제2 밴딩홀을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 철도 차량의 센서 시스템은, 상기 헌팅 센서모듈의 장착을 위한 헌팅 센서모듈 브래킷을 더 포함하며, 상기 헌팅 센서모듈 브래킷은, 상기 헌팅 센서모듈이 삽입되어 안착되도록 상면이 개구된 직육면체 형상으로 형성되는 헌팅 센서모듈 하우징과, 상기 대차 틀의 폭 방향 양면을 감싸도록 상기 헌팅 센서모듈 하우징으로부터 상기 대차 틀의 폭 방향으로 돌출되어 절곡되는 지지대와, 상기 대차 틀의 폭 방향 양면을 죄임으로써 상기 헌팅 센서모듈 브래킷이 상기 대차 틀에 고정되도록 상기 절곡된 지지대에 구비되는 죔 볼트를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 철도 차량의 센서 시스템은, 상기 열화상 센서모듈의 장착을 위한 열화상 센서모듈 브래킷을 더 포함하며, 상기 열화상 센서모듈 브래킷은, 상기 열화상 카메라를 요구되는 면에 장착하도록 기능하는 장착부 및 상기 열화상 카메라를 상기 장착부에 회전 가능하게 결합시키도록 기능하는 힌지부를 포함할 수 있다.

상기 축 비틀림 센서는, 전체적인 형상이 중공을 갖는 원통형상으로 형성되며, 상기 중공의 반을 포함하도록 반원 형상으로 형성되는 제1 반원부와, 상기 중공의 나머지 반을 포함하도록 반원 형상으로 형성되는 제2 반원부와, 상기 제1 반원부와 상기 제2 반원부가 결합되도록 기능하는 체결부를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 철도 차량의 센서 시스템은, 모터를 냉각하기 위한 송풍기의 진동, 가속도, 및 전력을 감지하도록 상기 송풍기에 장착되는 송풍기 센서모듈을 더 포함할 수 있다.

상기 헌팅 센서모듈은 상기 송풍기 센서모듈에 안정적이지 못한 신호가 감지되었을 때에 이를 상기 계측기에 전달하도록 기능할 수 있다.

상기 송풍기 센서모듈의 센서들은 집적회로를 통한 ADC 및 통신을 수행하는 보드와 연결되며, 상기 보드는 소형 알루미늄 케이스에 내장될 수 있다.

상기 송풍기 센서모듈은 ADC된 데이터를 다채널 데이터의 전송이 가능한 랜선을 통한 랜통신으로 상기 계측기에 전송할 수 있다.

상기 송풍기 센서모듈은, 상기 송풍기의 진동을 측정하여 이에 대한 신호를 상기 계측기에 전달하는 송풍기 진동 센서, 상기 송풍기의 가속도를 감지하여 이에 대한 신호를 상기 계측기에 전달하는 송풍기 가속도 센서, 및 상기 송풍기에 공급되는 전력을 검출하여 이에 대한 신호를 상기 계측기에 전달하는 송풍기 파워 센서를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 철도 차량의 센서 시스템은, 상기 송풍기 센서모듈의 장착을 위한 구성으로서, 상기 송풍기 진동 센서 또는 상기 송풍기 가속도 센서, 그리고 상기 송풍기 파워 센서를 상기 송풍기 센서모듈에 연결하는 센서 커넥터를 더 포함할 수 있다.

상기 송풍기 센서모듈은 송풍기 주변장치에 연결되어 고정될 수 있다.

상기 송풍기 센서모듈은 진동과 전류를 동시에 아날로그로 측정한 후에 측정된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변경하여 상기 계측기에 전송할 수 있다.

상기 계측기는 인터넷 통신을 통하여 데이터를 분석할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 휠 센서모듈, 구동 센서모듈, 헌팅 센서모듈, 열화상 센서모듈, 및 송풍기 센서모듈로 분류된 센서모듈들이 각각 적소에 배치됨으로써, 통신 부하 및 통신 불량을 극소화하면서 감지 성능 및 진단의 정확성이 향상될 수 있다.

또한, 센서모듈들 및 계측기를 장착하기 위한 추가적인 가공이 최소화되고, 신호선과 같은 배선이 단순화됨으로써 기존 철도 차량에 대한 호환성이 향상되고, 공간활용도가 증대될 수 있다.

나아가, 추가적인 가공 없이도 센서모듈들 및 계측기의 장착성이 개선될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 철도 차량의 센서 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 계측기의 장착을 위한 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 계측기의 장착을 위한 가이드부의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 계측기의 장착을 위한 변형예에 따른 가이드부의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 계측기가 장착된 상태를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 계측기가 장착된 철도 차량의 모습을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 휠 센서모듈, 구동 센서모듈, 및 헌팅 센서모듈의 배치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 휠 센서모듈의 사시도이다.
도 9 내지 도 12은 제1 휠 타입에 따른 휠 센서모듈의 정면도, 측면도, 배면도, 사시도이다.
도 13 내지 도 16는 제2 휠 타입에 따른 휠 센서모듈의 정면도, 측면도, 배면도, 사시도이다.
도 17 내지 도 20은 제3 휠 타입에 따른 휠 센서모듈의 정면도, 측면도, 배면도, 사시도이다.
도 21 내지 도 24는 제4 휠 타입에 따른 휠 센서모듈의 정면도, 측면도, 배면도, 사시도이다.
도 25 내지 도 28은 본 발명의 실시예에 따른 구동 센서모듈 브래킷의 정면도, 측면도, 배면도, 사시도이다.
도 29은 본 발명의 실시예에 따른 헌팅 센서모듈이 대차 틀에 장착되는 위치를 보여주는 도면이다.
도 30은 대차 틀에 장착된 헌팅 센서모듈 브래킷의 사시도이다.
도 31는 본 발명의 실시예에 따른 헌팅 센서모듈 중 하나의 열화상 카메라의 장착을 보여주는 도면이다.
도 32은 본 발명의 실시예에 따른 축 비틀림 센서가 트라이포드에 장착되는 위치를 보여주는 도면이다.
도 33은 본 발명의 실시예에 따른 송풍기 센서모듈이 장착된 송풍기의 사시도이다.
도 34는 본 발명의 실시예에 따른 송풍기 센서모듈이 송풍기에 장착되는 위치를 보여주는 도면이다.
도 35 및 도 36는 본 발명의 실시예에 따른 배선 장착 예를 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 철도 차량의 센서 시스템의 개략적인 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 철도 차량의 센서 시스템은 휠 센서모듈(20), 구동 센서모듈(30), 헌팅 센서모듈(40), 열화상 센서모듈(50), 계측기(60), 서버(70), 및 모니터(80)를 포함한다.

상기 계측기(60), 서버(70), 및 모니터(80)는 철도 차량(10)의 최전방에서 구동력을 생성하여 상기 철도 차량(10)을 이끄는 동력차(11) 및 상기 동력차(11)와 일체로 구성되거나 그 후방에 연결되는 1호차(13)에 구비된다. 또한, 상기 휠 센서모듈(20), 구동 센서모듈(30), 헌팅 센서모듈(40), 및 열화상 센서모듈(50)은 상기 동력차(11), 상기 1호차(13), 및 그 후방에 배열되는 객차들에 설치된다.

상기 휠 센서모듈(20)은 상기 철도 차량(10)의 휠에 장착되며, 휠의 2축 진동을 감지하여 이에 대한 신호를 상기 계측기(60)에 전달하는 휠 2축 진동 센서, 휠의 3축 가속도를 감지하여 이에 대한 신호를 상기 계측기(60)에 전달하는 휠 3축 가속도 센서, 및 휠의 온도를 감지하여 이에 대한 신호를 상기 계측기(60)에 전달하는 휠 온도 센서를 포함할 수 있고, 트라이포드에 연결된 축(a)의 비틀림 각도 및 축(a)의 토크를 측정하여 이에 대한 신호를 상기 계측기(60)에 전달하도록 트라이포드에 설치되는 축 비틀림 센서(29)와 연결될 수 있다. 또한, 상기 휠 2축 진동 센서를 이용하여 휠 베어링의 결함이 조기에 검출될 수 있으며, 상기 휠 온도 센서를 이용하여 상당히 진전된 휠 베어링의 결함까지 검출될 수 있다. 나아가, 상기 휠 센서모듈(20)은 상기 휠 2축 진동 센서, 상기 휠 3축 가속도 센서, 및 상기 휠 온도 센서가 집적회로를 통한 ADC(analog-digital conversion) 및 통신을 수행하는 보드와 연결되며, 이러한 보드 및 상기 휠 3축 가속도 센서가 소형 알루미늄 케이스에 내장되도록 구성된다. 여기서, 상기 휠 온도 센서는 열을 추적하여 대상물의 형상에서 온도의 분포를 화면에 디스플레이 하도록 신호를 전송하는 열화상 센서일 수 있다. 한편, 기존의 볼트 홀을 이용하여 상기 휠 센서모듈(20)의 장착을 위한 지그가 체결됨으로써, 상기 휠 센서모듈(20)의 장착을 위한 별도의 가공이 요구되지 않는다. 또한, 상기 휠 센서모듈(20)은 ADC된 데이터를 다채널 데이터의 전송이 가능한 랜선을 통한 랜통신으로 상기 계측기(60)에 전송함으로써, 배선(L)이 단순해지고 전자파의 노이즈가 차단될 수 있다.

상기 구동 센서모듈(30)은 상기 철도 차량(10)에 동력을 제공하는 모터들이 모여있는 모터 블록(35) 근처에 장착되며, 상기 모터 블록(35)의 온도를 감지하여 이에 대한 신호를 상기 계측기(60)에 전달하는 모터 블록 온도 센서, 모터들에 공급되는 전력을 검출하여 이에 대한 신호를 상기 계측기(60)에 전달하는 모터 파워 센서, 상기 철도 차량(10)의 속도를 측정하여 이에 대한 신호를 상기 계측기(60)에 전달하는 대차 속도 센서, 및 모터와 축을 연결하는 기어들이 모여 있는 기어 박스의 진동을 감지하여 이에 대한 신호를 상기 계측기(60)에 전달하는 기어 박스 진동 센서를 포함할 수 있다. 또한, 상기 구동 센서모듈(30)은 모터 블록 온도 센서, 모터 파워 센서, 대차 속도 센서, 및 기어 박스 진동 센서가 집적회로를 통한 ADC 및 통신을 수행하는 보드와 연결되며, 이러한 보드가 소형 알루미늄 케이스에 내장되도록 구성된다. 여기서, 상기 대차 속도 센서는 휠 축 및 모터의 회전속도를 감지하여 상기 철도 차량(10)의 속도를 측정하거나 상기 철도 차량(10)의 GPS 좌표 변화를 이용하여 상기 철도 차량(10)의 속도를 계산할 수 있으며, 상기 모터 블록 온도 센서는 열을 추적하여 대상물의 형상에서 온도의 분포를 화면에 디스플레이 하도록 신호를 전송하는 열화상 센서일 수 있다. 한편, 기존의 볼트 홀을 이용하여 상기 구동 센서모듈(30)의 장착을 위한 지그가 체결됨으로써, 상기 구동 센서모듈(30)의 장착을 위한 별도의 가공이 요구되지 않는다. 또한, 상기 구동 센서모듈(30)은 ADC된 데이터를 다채널 데이터의 전송이 가능한 랜선을 통한 랜통신으로 상기 계측기(60)에 전송함으로써, 배선(L)이 단순해지고 전자파의 노이즈가 차단될 수 있다.

상기 헌팅 센서모듈(40)은 상기 철도 차량(10)의 대차 틀(15)에 장착되며, 대차의 진동을 감지하여 이에 대한 신호를 상기 계측기(60)에 전달하는 대차 진동 센서를 포함할 수 있다. 또한, 상기 헌팅 센서모듈(40)은 상기 휠 센서모듈(20), 상기 구동 센서모듈(30), 및 상기 열화상 센서모듈(50)의 모든 배선(L)과 연결되며, 이러한 배선들을 하나의 랜선으로 통합하는 배선(L)을 통하여 상기 계측기(60)에 데이터를 전송하는 스위치허브 기능을 수행한다. 나아가, 상기 헌팅 센서모듈(40)은 상기 휠 센서모듈(20), 상기 구동 센서모듈(30), 상기 열화상 센서모듈(50), 및 상기 대차 진동 센서에 안정적이지 못한 신호가 감지되었을 때에 이를 상기 계측기(60)에 전달하도록 기능한다. 즉, 상기 헌팅 센서모듈(40)에 의해 상기 휠 센서모듈(20), 상기 구동 센서모듈(30), 상기 열화상 센서모듈(50), 및 상기 대차 진동 센서를 통해 파악된 상기 철도 차량(10)의 상태 및 결함 등의 모든 정보가 하나의 랜선으로 상기 계측기(60)에 전달되는 기술이 구현된다. 또한, 상기 헌팅 센서모듈(40)은 상기 휠 센서모듈(20), 상기 구동 센서모듈(30), 및 상기 열화상 센서모듈(50)의 모든 배선(L) 그리고 상기 대차 진동 센서가 집적회로를 통한 ADC 및 통신을 수행하는 보드와 연결되며, 이러한 보드 및 MEMS(micro electro mechanical systems) 가속도 센서가 소형 알루미늄 케이스에 내장되도록 구성된다. 한편, 상기 헌팅 센서모듈(40)의 장착을 위한 지그는 대차 틀(15)에 고정됨으로써, 상기 헌팅 센서모듈(40)의 장착을 위한 별도의 가공이 요구되지 않는다.

상기 열화상 센서모듈(50)은 상기 철도 차량(10)에 사용되는 다양한 전기 부품들에 전력을 공급하기 위한 배전반의 근처에 장착되는 배전반 열화상 센서모듈(54) 및 상기 철도 차량(10)에 동력을 제공하는 모터들이 모여있는 모터 블록(35) 근처에 장착되는 모터 열화상 센서모듈(52)을 포함한다. 또한, 상기 배전반 열화상 센서모듈(54) 및 상기 모터 열화상 센서모듈(52)은 각각 상기 배전반의 온도 및 상기 모터 블록(35)의 온도를 감지하여 이에 대한 신호를 상기 계측기(60)에 전달한다. 한편, 상기 모터 블록 온도 센서 및 상기 휠 온도 센서는 상기 열화상 센서모듈(50)로 구성될 수 있다. 또한, 상기 열화상 센서모듈(50)은 적외선으로 열을 추적하여 대상물의 형상에서 온도의 분포를 이미지로 생성하는 열화상 카메라(55)를 포함하며, 상기 열화상 카메라(55)는 다채널을 통합하여 사각지대를 최소화하도록 복수개가 구비될 수 있다. 상기 열화상 센서모듈(50)은 복수개의 열화상 카메라(55)가 집적회로를 통한 ADC 및 통신을 수행하는 보드와 연결되며, 이러한 보드가 소형 알루미늄 케이스에 내장되도록 구성된다. 나아가, 상기 열화상 센서모듈(50)은 ADC된 데이터를 다채널 데이터의 전송이 가능한 랜선을 통한 랜통신으로 상기 계측기(60)에 전송함으로써, 배선(L)이 단순해지고 전자파의 노이즈가 차단될 수 있다.

상기 계측기(60)는 중량, 용량, 속도, 진동, 소음, 온도, 열량, 길이 등 양의 크기나 물리적 상태를 양적인 수치로 포착하여 지시 또는 기록하는 기구이다. 다시 말해, 상기 계측기(60)는 상기 센서모듈들(20, 30, 40, 50, 90)의 정보를 종합하는 로컬 서버로서 기능하고, 수집된 데이터에 따라 필요한 제어를 수행하는 제어기로서 설계될 수 있다. 한편, 도 1에는 2개의 계측기(60)가 도시되었으나, 이에 한정되지 않으며 하나의 계측기(60)가 모든 정보 수집 및 제어를 총괄할 수 있다.

상기 서버(70)는 근거리통신망(LAN)에서 집약적인 처리를 수행하는 서브시스템으로서, 상기 계측기(60)와 유선 또는 무선 통신하여 실시간 진단 시스템을 구현하도록 기능한다.

상기 모니터(80)는 상기 서버(70)와 유선 또는 무선 통신하여 상기 센서모듈들(20, 30, 40, 50, 90)에서 감지된 상태를 실시간으로 디스플레이 한다.

이하, 도 2 내지 도 5를 참조로 본 발명의 실시예에 따른 계측기(60)의 장착을 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 계측기의 장착을 위한 구성을 보여주는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 계측기의 장착을 위한 가이드부의 구성도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 계측기의 장착을 위한 변형예에 따른 가이드부의 구성도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 계측기가 장착된 상태를 보여주는 도면이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 계측기가 장착된 철도 차량의 모습을 보여주는 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 계측기의 장착은 철도 차량(10)의 대차 틀(15)에 형성된 홈을 이용함으로써, 별도의 추가적인 볼트홀을 가공하지 상기 계측기(60)를 용이하게 장착한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 계측기의 장착을 위한 구성은 철도 차량의 하부에 형성된 대차 틀(15)에 장착되는 가이드부(100), 상기 가이드부(100)에 체결되는 마운팅 하우징(120), 및 상기 계측기(60)가 구비되어 상기 마운팅 하우징(120)에 체결되는 계측기 하우징(130)을 포함한다.

상기 가이드부(100)는 철도 차량의 하부에 형성된 대차 틀(15)의 홈을 통해 대차 틀(15)에 장착된다. 예를 들어, 상기 가이드부(100)는 대차 틀(15)의 "U"자 형상의 대차 홈(17)을 이용해 대차 틀(15)에 고정될 수 있다. 또한, 상기 가이드부(100)는 적어도 2개 이상이 일정거리 이격되어 상기 대차 틀(15)에 구비될 수 있다. 나아가, 상기 마운팅 하우징(120)에는 상기 가이드부(100)의 수에 대응되는 수의 레일 블록(122)들이 형성되고, 상기 레일 블록(122)들이 각각 상기 가이드부(100)의 가이드 레일(102)에 슬라이딩 가능하게 체결될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 가이드부(100)는 삽입 블록(101), 체결부재(104), 및 가이드 바디(106)를 포함한다.

상기 삽입 블록(101)은 상기 대차 틀(15)에 형성된 대차 홈(17)에 삽입되어 상기 대차 틀(15)에 고정된다. 여기서, 상기 삽입 블록(101)은 상기 대차 틀(15)과의 결합이 용이하도록 일부분이 탄성체로 형성될 수 있다. 또한, 상기 삽입 블록(101)은 상기 대차 홈(17)에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.

상기 가이드 바디(106)에는 상기 마운팅 하우징(120)의 레일 블록(122)들이 슬라이딩 가능하게 체결되도록 상기 가이드 레일(102)이 길이 방향을 따라 형성된다. 또한, 상기 가이드 바디(106)의 일단에는 폭 방향의 가이드 연장부(108)가 형성되고, 상기 가이드 연장부(108)에는 관통홀(109)이 형성되며, 상기 체결부재(104)가 상기 관통홀(109)에 삽입되어 상기 삽입 블록(101)에 체결된다. 나아가, 상기 가이드 바디(106)에는 고정홀(105)이 형성되고, 상기 마운팅 하우징(120)의 레일 블록(122)이 가이드 레일(102)에 삽입된 상태에서 상기 고정홀(105)에 고정핀(125)이 삽입됨으로써, 상기 마운팅 하우징(120)이 상기 가이드부(100)로부터 이탈되는 것이 방지되도록 장착된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 계측기의 장착을 위한 변형예에 따른 가이드부(100')는 철도 차량(10) 하부에 배치된 대차 틀(15)의 다른 형상에 적용된다.

상기 변형예에 따른 가이드부(100')는 상기 대차 틀(15)의 홈(17')에 끼워진 부분이 하단에서 상기 대차 틀(15)을 받치고, 상기 대차 틀(15) 홈(17')의 상단에 배치된 부분이 상단에서 상기 대차 틀(15)을 누름으로써, 상기 대차 틀(15)의 일부분을 물고 있는 구조로 된 체결부재(104') 및 상기 체결부재(104')로부터 연장되는 가이드 바디(106')를 포함한다. 또한, 상기 체결부재(104')는 상기 연장되는 가이드 바디(106')의 양단에 구비되며, 상기 대차 틀(15)의 홈(17')이 형성된 부분에 지지된다. 나아가, 상기 가이드부(100')는 상기 체결부재(104')가 상기 대차 틀(15)의 일부분을 물도록 배치된 상태에서 상하로 조여지는 볼트에 의해 고정되며, 상기 체결부재(104')와 상기 가이드 바디(106')는 상기 가이드 바디(106')가 상기 체결부재(104')에 삽입된 상태에서 볼트 결합될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 마운팅 하우징(120) 내에 계측기 하우징(130)이 고정되며, 상기 계측기 하우징(130)에는 상기 계측기(60)가 안착된다. 또한, 상기 마운팅 하우징(120)은 상기 레일 블록(122), 메인 바디(121), 결합홈(123) 및 플랜지(124)를 포함한다. 또한, 상기 계측기 하우징(130)은 직육면체 형상을 갖고, 개구된 일면을 통해 상기 계측기(60)가 삽입되어 안착되도록 형성된다. 나아가, 상기 계측기 하우징(130)은 본 발명의 한 실시에에 따라 결합돌기(131) 및 플랜지(132)를 포함한다.

상기 레일 블록(122)은 상기 가이드 레일(102)에 대응하여 상기 마운팅 하우징(120)의 하단에 형성된다. 여기서, 상기 가이드 바디(106)의 상단은 상기 레일 블록(122)의 상단이 통과되도록 길이 방향을 따라 개구된다. 또한, 상기 마운팅 하우징(120)의 레일 블록(122)의 하단은 상기 레일 블록(122)이 상기 가이드 레일(102)로부터 상측으로 이탈되지 않도록 상기 가이드 바디(106) 상단의 개구된 폭보다 큰 폭을 갖는다.

상기 메인 바디(121)는 직육면체 형상을 갖고, 전면과 상면이 개구된다. 또한, 상기 메인 바디(121)의 내측면 양측에는 상기 계측기 하우징(130)이 결합되도록 적어도 한 쌍의 결합홈(123)이 형성된다. 이러한 결합홈(123)이 상기 계측기 하우징(130)에 형성된 결합돌기(131)와 맞물림으로써, 상기 마운팅 하우징(120)과 상기 계측기 하우징(130)이 결합된다.

상기 마운팅 하우징(120)의 플랜지(124)는 상기 메인 바디(121)의 개구된 전면에서 테두리에 형성된다. 또한, 상기 계측기 하우징(130)의 플랜지(132)는 상기 마운팅 하우징(120)의 플랜지(124)에 대응하여 상기 계측기 하우징(130)의 테두리에 형성되고, 상기 계측기 하우징(130)의 플랜지(132)와 상기 마운팅 하우징(120)의 플랜지(124)가 볼팅 결합됨으로써, 상기 계측기 하우징(130)과 상기 마운팅 하우징(120)의 결합상태가 고정된다.

도 6은 상기 계측기 하우징(130)에 안착되어 상기 마운팅 하우징(120)에 고정된 상기 계측기(60)가 상기 가이드부(100, 100')를 이용하여 상기 철도 차량(10)의 대차 틀(15)에 장착된 실제 모습을 보여주며, 도 6에는 상기 변형예에 따른 가이드부(100')만이 도시되었으나, 이에 한정되지 않는다.

이하, 도 7 내지 도 24를 참조로 본 발명의 실시예에 따른 휠 센서모듈(20)의 장착을 설명한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 휠 센서모듈, 구동 센서모듈, 및 헌팅 센서모듈의 배치를 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 휠 센서모듈의 사시도이며, 도 9 내지 도 12은 제1 휠 타입에 따른 휠 센서모듈의 정면도, 측면도, 배면도, 사시도이고, 도 13 내지 도 16는 제2 휠 타입에 따른 휠 센서모듈의 정면도, 측면도, 배면도, 사시도이며, 도 17 내지 도 20은 제3 휠 타입에 따른 휠 센서모듈의 정면도, 측면도, 배면도, 사시도이고, 도 21 내지 도 24는 제4 휠 타입에 따른 휠 센서모듈의 정면도, 측면도, 배면도, 사시도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 상기 휠 센서모듈(20)은 휠 축(25)의 진동, 속도, 가속도, 및 온도를 감지하도록 휠 축(25)의 상측 일단에 구비된다.

상기 휠 센서모듈(20)은 도 9 내지 도 24에 도시된 바와 같은 휠 센서모듈 브래킷(200)을 이용하여 휠 베어링 케이스에 장착된다.

상기 휠 센서모듈 브래킷(200)은 휠 베어링 케이스의 커버(205)를 조립하기 위하여 상단에 볼트(B)가 체결되는 기존의 볼트홀을 이용하여 상기 휠 베어링 케이스 커버(205)에 결합된다. 또한, 상기 기존의 볼트홀에 대응되도록 상기 휠 센서모듈 브래킷(200)에는 볼트 체결홀(202)이 형성된다. 나아가, 상기 볼트 체결홀(202) 및 기존의 볼트홀을 통하여 체결되는 볼트(B)는 기존의 볼트에 비하여 상기 휠 센서모듈 브래킷(200)의 볼트 체결부(201) 두께만큼 긴 길이를 가질 수 있다.

한편, 1호차를 포함하는 객차(13)의 경우에는 3차원 그래픽을 통해 기존 부품과의 간섭이 없는 지점에 상기 휠 센서모듈 브래킷(200)이 장착된다(도 8 참조). 또한, 동력차(11)의 경우에는 3차원 그래픽을 통해 댐퍼(207)와 같은 주변장치에 간섭이 없는 지점에 상기 휠 센서모듈 브래킷(200)이 장착된다(도 9 내지 도 24 참조). 이 때, 모든 경우에 가급적 상기 휠 베어링 케이스(205)를 기준으로 상단부에 상기 휠 센서모듈 브래킷(200)을 장착하여 주행 중 비산되는 돌 등의 이물질에 의한 피해를 입지 않도록 상기 휠 센서모듈(20) 및 상기 휠 센서모듈 브래킷(200)의 위치가 설계될 수 있다. 나아가, 상기 휠 센서모듈(20)의 위치는 신호선의 커넥터 및 선 인출에 방해가 되지 않도록 선정된다.

또한, 상기 휠 센서모듈(20)은 도 9 내지 도 24에 도시된 바와 같은 휠 타입에 따른 변형예에로서, 상기 휠 베어링 케이스의 커버(205)의 좌측 또는 우측 및 상기 댐퍼(207)에 근접하는 위치 또는 이격되는 위치를 조합하는 경우의 수에 따라 4가지 타입으로 장착될 수 있다.

이하, 도 7 및 도 25 내지 도 28을 참조로 본 발명의 실시예에 따른 구동 센서모듈(30)의 장착을 설명한다.

도 25 내지 도 28은 본 발명의 실시예에 따른 구동 센서모듈 브래킷의 정면도, 측면도, 배면도, 사시도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 구동 센서모듈(30)은 상기 모터 블록(35)의 온도, 모터들에 공급되는 전력, 상기 철도 차량(10)의 속도, 및 기어 박스의 진동을 감지하도록 상기 모터 블록(35)의 상면에 구비된다. 또한, 상기 구동 센서모듈(30)은 도 25 내지 도 28에 도시된 바와 같은 구동 센서모듈 브래킷(300)을 이용하여 상기 모터 블록(35)에 장착된다.

상기 구동 센서모듈 브래킷(300)은 결합부(310), 볼팅홀(312), 지지부(320), 제1 밴딩홀(322), 및 제2 밴딩홀(324)를 포함한다.

상기 결합부(310)는 일정한 길이를 가지며, 길이 방향이 평행하도록 한 쌍이 이격되어 형성된다. 또한, 상기 결합부(310)는 상기 모터 블록(35)에 결합된다.

상기 볼팅홀(312)은 상기 결합부(310)가 볼트와 같은 체결부재에 의해 상기 모터 블록(35)에 결합되도록 상기 결합부(310)에 형성된다. 또한, 상기 볼팅홀(312)을 통하여 체결부재가 상기 모터 블록(35)에 체결됨으로써, 상기 결합부(310)가 상기 모터 블록(35)에 고정된다.

상기 지지부(320)는 상기 평행한 한 쌍의 결합부(310)를 연결하는 판 형상으로 형성된다. 또한, 상기 구동 센서모듈(30)은 상기 지지부(320)에 지지되어 장착된다. 나아가, 상기 지지부(320)는 상기 결합부(310)와 연결되는 부분이 절곡되어 상기 결합부(310)와 단차지게 배치될 수 있다.

상기 제1 밴딩홀(322)은 케이블 타이 등의 와이어 부재로 상기 구동 센서모듈(30)을 상기 지지부(320)에 묶어서 고정시킬 수 있도록 상기 지지부(320)의 절곡된 부분에 형성된다. 즉, 상기 제1 밴딩홀(322)을 통과한 와이어 부재가 상기 구동 센서모듈(30)을 타이트하게 감싸면서 상기 구동 센서모듈(30)은 상기 평행한 한 쌍의 결합부(310)의 이격된 폭 방향으로 유격 없이 고정될 수 있다.

상기 제2 밴딩홀(324)은 케이블 타이 등의 와이어 부재로 상기 구동 센서모듈(30)을 상기 지지부(320)에 묶어서 고정시킬 수 있도록 상기 지지부(320)의 판 형상에 천공된다. 또한, 상기 제2 밴딩홀(324)을 통과한 와이어 부재가 상기 구동 센서모듈(30)을 타이트하게 감싸면서 상기 구동 센서모듈(30)은 상기 결합부(310)의 길이 방향으로 유격 없이 고정될 수 있다.

이하, 도 7 및 도 29 내지 도 30을 참조로 본 발명의 실시예에 따른 헌팅 센서모듈(40)의 장착을 설명한다.

도 29은 본 발명의 실시예에 따른 헌팅 센서모듈이 대차 틀에 장착되는 위치를 보여주는 도면이고, 도 30은 대차 틀에 장착된 헌팅 센서모듈 브래킷의 사시도이다.

도 7 및 도 29에 도시된 바와 같이, 상기 헌팅 센서모듈(40)은 대차의 진동을 감지하고, 상기 스위치허브 기능을 수행하도록 대차 틀(15)에 장착된다. 또한, 상기 헌팅 센서모듈(40)은 하나의 휠과 상기 하나의 휠에 이웃하는 휠의 사이에서 도 30에 도시된 바와 같은 헌팅 센서모듈 브래킷(400)을 이용하여 상기 모터 블록(35)에 장착된다.

상기 헌팅 센서모듈 브래킷(400)은 헌팅 센서모듈 하우징(410), 지지대(420), 및 죔 볼트(425)를 포함한다.

상기 헌팅 센서모듈 하우징(410)은 직육면체 형상을 갖고, 개구된 상면을 통해 상기 헌팅 센서모듈(40)이 삽입되어 안착되도록 형성된다.

상기 지지대(420)는 상기 헌팅 센서모듈 하우징(410)으로부터 상기 대차 틀(15)의 폭 방향으로 돌출된다. 또한, 상기 지지대(420)의 돌출된 일단은 상기 대차 틀(15)의 폭 방향 면 일부분을 감싸도록 절곡된다. 나아가, 상기 지지대(420)는 상기 대차 틀(15)의 폭 방향 양면을 감싸도록 대향하는 쌍으로 구성된다. 도 29 및 도 30에는 상기 지지대(420)가 3개의 쌍으로 형성된 헌팅 센서모듈 브래킷(400)이 도시되었으나 이에 한정되지 않는다.

상기 죔 볼트(425)는 상기 대차 틀(15)의 폭 방향 면을 감싸도록 절곡된 상기 지지대(420)의 일단에 구비된다. 또한, 상기 한 쌍의 지지대(420)에 구비된 한 쌍의 죔 볼트(425)가 상기 대차 틀(15)의 폭 방향 양면을 죄임으로써, 상기 헌팅 센서모듈 브래킷(400)이 상기 대차 틀(15)에 고정된다.

이하, 도 31를 참조로 본 발명의 실시예에 따른 열화상 센서모듈(50)의 장착을 설명한다.

도 31는 본 발명의 실시예에 따른 헌팅 센서모듈 중 하나의 열화상 카메라의 장착을 보여주는 도면이다.

도 31에 도시된 바와 같이, 상기 열화상 센서모듈(50)은 대상물의 온도를 감지하도록 장착된다. 또한, 상기 열화상 센서모듈(50)은 열화상 센서모듈 브래킷(500)을 이용하여 장착된 열화상 카메라(55)가 복수개 배치되도록 구성된다.

상기 열화상 센서모듈 브래킷(500)은 장착부(510) 및 힌지부(520)를 포함한다.

상기 장착부(510)는 상기 열화상 카메라(55)를 요구되는 면에 장착하도록 기능한다. 즉, 상기 장착부(510)는 상기 철도 차량(10)에 고정되는 부분으로서, 볼팅, 용접, 또는 흡착 등의 방법으로 고정되도록 설계될 수 있다.

상기 힌지부(520)는 상기 열화상 카메라(55)를 상기 열화상 센서모듈 브래킷(500)에 회전 가능하게 결합시키도록 기능한다. 또한, 상기 힌지부(520)는 상기 열화상 카메라(55)의 회전에 의해 조절된 요구되는 각도에서 상기 열화상 카메라(55)를 고정시킬 수 있다. 이처럼 요구되는 각도에 고정된 상기 열화상 카메라(55)가 복수개 구비됨으로써, 다채널을 통합하여 사각지대를 최소화할 수 있다.

이하, 도 32 내지 도 34를 참조로 본 발명의 실시예에 따른 축 비틀림 센서(29) 및 송풍기 센서모듈(90)의 장착을 설명한다.

도 32은 본 발명의 실시예에 따른 축 비틀림 센서가 트라이포드에 장착되는 위치를 보여주는 도면이다.

도 32에 도시된 바와 같이, 상기 축 비틀림 센서(29)는 트라이포드에 연결된 축(a)의 비틀림 각도 및 축(a)의 토크를 측정하여 이에 대한 신호를 상기 계측기(60)에 전달하도록 트라이포드에 설치되는 무선 센서이다. 상술한 바와 같이, 상기 축 비틀림 센서(29)는 상기 휠 센서모듈(20)에 연결될 수 있다. 또한, 상기 축 비틀림 센서(29)는 전체적인 형상이 중공(h)을 갖는 원통형상 또는 링 형상으로 형성되며, 제1 반원부(292), 제2 반원부(294), 및 체결부(296)를 포함한다.

상기 제1 반원부(292)는 상기 중공(h)의 반을 포함하도록 반원 형상으로 형성된다. 또한, 상기 제2 반원부(294)는 상기 중공(h)의 나머지 반을 포함하도록 반원 형상으로 형성되고, 상기 중공(h)에 상기 트라이포드에 연결된 축(a)이 삽입된 형상이 되도록 상기 제1 반원부(292)와 결합된다. 즉, 상기 제1 반원부(292) 및 상기 제2 반원부(294)가 결합된 환형은 상기 트라이포드에 연결된 축(a)을 감싸도록 배치된다.

상기 체결부(296)는 볼트 등의 체결부재에 의해 상기 제1 반원부(292)와 상기 제2 반원부(294)가 결합되도록 기능한다.

도 33은 본 발명의 실시예에 따른 송풍기 센서모듈이 장착된 송풍기의 사시도이고, 도 34는 본 발명의 실시예에 따른 송풍기 센서모듈이 송풍기에 장착되는 위치를 보여주는 도면이다.

도 33에 도시된 바와 같이, 상기 송풍기 센서모듈(90)은 모터(19)를 냉각하기 위한 송풍기(95)에 장착되며, 송풍기(95)의 속도에 따른 진동을 측정하여 이에 대한 신호를 상기 계측기(60)에 전달하는 송풍기 진동 센서(92) 또는 송풍기(95)의 진동 측정을 위해 가속도를 감지하여 이에 대한 신호를 상기 계측기(60)에 전달하는 송풍기 가속도 센서(94) 중 적어도 하나, 및 송풍기에 공급되는 전력을 검출하여 이에 대한 신호를 상기 계측기(60)에 전달하는 송풍기 파워 센서(96)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 송풍기 센서모듈(90)은 송풍기 진동 센서(92), 송풍기 가속도 센서(94), 및 송풍기 파워 센서(96)가 집적회로를 통한 ADC 및 통신을 수행하는 보드와 연결되며, 이러한 보드가 소형 알루미늄 케이스에 내장되도록 구성된다. 나아가, 상기 송풍기 센서모듈(90)은 ADC된 데이터를 다채널 데이터의 전송이 가능한 랜선을 통한 랜통신으로 상기 계측기(60)에 전송함으로써, 배선(L)이 단순해지고 전자파의 노이즈가 차단될 수 있다.

상기 송풍기 센서모듈(90)은 상기 송풍기 진동 센서(92) 또는 상기 송풍기 가속도 센서(94), 그리고 상기 송풍기 파워 센서(96)를 상기 송풍기 센서모듈(90)에 연결하는 센서 커넥터를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 송풍기 센서모듈(90)은 송풍기 주변장치에 연결되어 고정될 수 있다. 나아가, 상기 송풍기 센서모듈(90)은 진동과 전류를 동시에 아날로그로 측정한 후에 측정된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변경하여 상기 계측기(60)에 전송할 수 있다. 한편, 상기 계측기(60)는 인터넷 통신을 통하여 데이터를 분석할 수 있다.

도 35 및 도 36는 본 발명의 실시예에 따른 배선 장착 예를 보여주는 도면이다.

도 35은 MIL 커넥터를 이용한 배선(L)의 장착 예이며, 도 36는 케이블 그랜드를 이용한 배선의 장착 예이다.

이러한 배선의 장착 예들에 따라 상기 휠 센서모듈(20), 상기 구동 센서모듈(30), 상기 열화상 센서모듈(50), 및 상기 송풍기 센서모듈(90)은 ADC된 데이터를 다채널 데이터의 전송이 가능한 랜선을 통한 랜통신으로 상기 계측기(60)에 전송한다. 또한, 상기 휠 센서모듈(20), 상기 구동 센서모듈(30), 및 상기 열화상 센서모듈(50)의 데이터는 상기 휠 센서모듈(20), 상기 구동 센서모듈(30), 및 상기 열화상 센서모듈(50)의 배선들을 통합하여 모든 데이터를 전송하는 스위치허브인 상기 헌팅 센서모듈(40)의 배선(L)을 경유하여 상기 계측기(60)에 전달된다. 따라서, 배선(L)이 단순해지고 전자파의 노이즈가 차단되는 효과가 극대화 될 수 있다. 특히, 기존 차량에 본 발명의 실시에에 따른 센서모듈들(20, 30, 40, 50, 90)을 장착하는 경우에 와이어 하니스를 용이하게 하는 방법으로서, 신호선의 가닥 수가 늘어나지 않도록 이와 같이 배선(L)으로 연결하여 최종적으로 서버에 연결하는 것이 매우 유리하다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 휠 센서모듈(20), 구동 센서모듈(30), 헌팅 센서모듈(40), 열화상 센서모듈(50), 및 송풍기 센서모듈(90)로 분류된 센서모듈들(20, 30, 40, 50, 90)이 각각 적소에 배치됨으로써, 통신 부하 및 통신 불량을 극소화하면서 감지 성능 및 진단의 정확성이 향상될 수 있다. 또한, 센서모듈들(20, 30, 40, 50, 90) 및 계측기(60)를 장착하기 위한 추가적인 가공이 최소화되고, 신호선과 같은 배선(L)이 단순화됨으로써 기존 철도 차량에 대한 호환성이 향상되고, 공간활용도가 증대될 수 있다. 나아가, 추가적인 가공 없이도 센서모듈들(20, 30, 40, 50, 90) 및 계측기(60)의 장착성이 개선될 수 있다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

10: 철도 차량
11: 동력차
13: 1호차
15: 대차 틀
17, 17': 대차 홈
19: 모터
20: 휠 센서모듈
25: 휠 축
29: 축 비틀림 센서
30: 구동 센서모듈
35: 모터 블록
40: 헌팅 센서모듈
50: 열화상 센서모듈
52: 모터 열화상 센서모듈
54: 배전반 열화상 센서모듈
55: 열화상 카메라
60: 계측기
70: 서버
80: 모니터
90: 송풍기 센서모듈
92: 송풍기 진동 센서
94: 송풍기 가속도 센서
95: 송풍기
96: 송풍기 파워 센서
100, 100': 가이드부
101: 삽입 블록
104, 104': 체결부재
106, 106': 가이드 바디
108: 가이드 연장부
109: 관통홀
120: 마운팅 하우징
121: 메인 바디
122: 레일 블록
123: 결합홈
124: 플랜지
125: 고정핀
130: 계측기 하우징
131: 결합돌기
132: 플랜지
200: 휠 센서모듈 브래킷
201: 볼트 체결부
202: 볼트 체결홀
205: 휠 베어링 케이스, 휠 베어링 케이스 커버
207: 댐퍼
292: 제1 반원부
294: 제2 반원부
296: 체결부
300: 구동 센서모듈 브래킷
310: 결합부
312: 볼팅홀
320: 지지부
322: 제1 밴딩홀
324: 제2 밴딩홀
400: 헌팅 센서모듈 브래킷
410: 헌팅 센서모듈 하우징
420: 지지대
425: 죔 볼트
500: 열화상 센서모듈 브래킷
510: 장착부
520: 힌지부

Claims

휠의 진동, 가속도, 및 온도를 감지하도록 상기 휠에 장착되는 휠 센서모듈;
모터들이 모여있는 모터 블록의 온도, 모터들에 공급되는 전력, 철도 차량의 속도, 및 모터와 축을 연결하는 기어들이 모여있는 기어 박스의 진동을 감지하도록 상기 모터 블록 근처에 장착되는 구동 센서모듈;
대차의 진동 감지하도록 대차 틀에 장착되는 헌팅 센서모듈;
배전반의 온도 및 상기 모터 블록의 온도를 감지하도록 상기 배전반의 근처 및 상기 모터 블록의 근처에 장착되는 열화상 센서모듈;
상기 휠 센서모듈, 상기 구동 센서모듈, 상기 헌팅 센서모듈, 및 상기 열화상 센서모듈의 정보를 종합하는 로컬 서버로서 기능하는 계측기;
상기 계측기와 통신하여 집약적인 처리를 수행하는 서버; 및
상기 서버와 통신하여 상기 휠 센서모듈, 상기 구동 센서모듈, 상기 헌팅 센서모듈, 및 상기 열화상 센서모듈에서 감지된 상태를 실시간으로 디스플레이 하는 모니터;
를 포함하며,
상기 구동 센서모듈의 장착을 위한 구동 센서모듈 브래킷을 더 포함하며,
상기 구동 센서모듈 브래킷은,
상기 모터 블록에 결합되도록 일정한 길이를 가지며 길이 방향이 평행하도록 한 쌍이 이격되어 형성되는 결합부;
상기 결합부가 볼트와 같은 체결부재에 의해 상기 모터 블록에 결합되도록 상기 결합부에 형성된 볼팅홀;
상기 구동 센서모듈이 지지되도록 상기 평행한 한 쌍의 결합부를 연결하는 판 형상으로 형성되어 상기 결합부와 연결되는 부분이 절곡되는 지지부;
와이어 부재로 상기 구동 센서모듈을 상기 지지부에 묶어서 고정시킬 수 있도록 상기 지지부의 절곡된 부분에 천공되는 제1 밴딩홀; 및
와이어 부재로 상기 구동 센서모듈을 상기 지지부에 묶어서 고정시킬 수 있도록 상기 지지부의 판 형상에 천공되는 제2 밴딩홀;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 센서 시스템.
제1항에 있어서,
상기 헌팅 센서모듈은 상기 휠 센서모듈, 상기 구동 센서모듈, 상기 열화상 센서모듈, 및 그 자체에 안정적이지 못한 신호가 감지되었을 때에 이를 상기 계측기에 전달하도록 기능하는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 센서 시스템.
제1항에 있어서,
상기 휠 센서모듈의 센서들, 상기 구동 센서모듈의 센서들, 상기 헌팅 센서모듈의 센서들, 및 상기 열화상 센서모듈의 센서들은 집적회로를 통한 ADC(analog-digital conversion) 및 통신을 수행하는 각각의 보드와 연결되며, 상기 보드들은 각각 소형 알루미늄 케이스에 내장되는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 센서 시스템.
제1항에 있어서,
상기 휠 센서모듈, 상기 구동 센서모듈, 및 상기 열화상 센서모듈은 ADC된 데이터를 다채널 데이터의 전송이 가능한 랜선을 통한 랜통신으로 상기 계측기에 전송하는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 센서 시스템.
제1항에 있어서,
상기 휠 센서모듈은,
휠의 2축 진동을 감지하여 이에 대한 신호를 상기 계측기에 전달하는 휠 2축 진동 센서;
휠의 3축 가속도를 감지하여 이에 대한 신호를 상기 계측기에 전달하는 휠 3축 가속도 센서; 및
휠의 온도를 감지하여 이에 대한 신호를 상기 계측기에 전달하는 휠 온도 센서;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 센서 시스템.
제5항에 있어서,
상기 휠 센서모듈은 트라이포드에 연결된 축의 비틀림 각도 및 축의 토크를 측정하여 이에 대한 신호를 상기 계측기에 전달하도록 트라이포드에 설치되는 축 비틀림 센서와 연결되는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 센서 시스템.
제1항에 있어서,
상기 구동 센서모듈은,
상기 모터 블록의 온도를 감지하여 이에 대한 신호를 상기 계측기에 전달하는 모터 블록 온도 센서;
모터들에 공급되는 전력을 검출하여 이에 대한 신호를 상기 계측기에 전달하는 모터 파워 센서;
상기 철도 차량의 속도를 측정하여 이에 대한 신호를 상기 계측기에 전달하는 대차 속도 센서; 및
상기 기어 박스의 진동을 감지하여 이에 대한 신호를 상기 계측기에 전달하는 기어 박스 진동 센서;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 센서 시스템.
제1항에 있어서,
상기 헌팅 센서모듈은,
상기 대차의 진동을 감지하여 이에 대한 신호를 상기 계측기에 전달하는 대차 진동 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 센서 시스템.
제8항에 있어서,
상기 헌팅 센서모듈은 상기 휠 센서모듈, 상기 구동 센서모듈, 및 상기 열화상 센서모듈의 모든 배선들을 하나의 랜선으로 통합하는 배선을 통하여 상기 계측기에 데이터를 전송하는 스위치허브 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 센서 시스템.
제8항에 있어서,
상기 헌팅 센서모듈에서는 상기 휠 센서모듈, 상기 구동 센서모듈, 및 상기 열화상 센서모듈의 모든 배선 그리고 상기 대차 진동 센서가 집적회로를 통한 ADC 및 통신을 수행하는 보드와 연결되는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 센서 시스템.
제1항에 있어서,
상기 열화상 센서모듈은,
적외선으로 열을 추적하여 대상물의 형상에서 온도의 분포를 이미지로 생성하는 열화상 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 센서 시스템.
제11항에 있어서,
상기 열화상 카메라는 다채널을 통합하도록 복수개가 구비되는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 센서 시스템.
제1항에 있어서,
상기 계측기의 장착을 위한 구성으로서,
철도 차량의 하부에 형성된 대차 틀에 장착되는 가이드부;
상기 가이드부에 체결되는 마운팅 하우징; 및
상기 계측기가 구비되어 상기 마운팅 하우징에 체결되는 계측기 하우징;
을 더 포함하는 철도 차량의 센서 시스템.
제1항에 있어서,
상기 휠 센서모듈의 장착을 위한 구성으로서,
휠 베어링 케이스의 커버를 조립하기 위하여 상단에 볼트가 체결되는 기존의 볼트홀을 이용하여 상기 휠 베어링 케이스에 결합되는 휠 센서모듈 브래킷; 및
상기 기존의 볼트홀에 대응되도록 상기 휠 센서모듈 브래킷에 형성되는 볼트 체결홀;
을 더 포함하는 철도 차량의 센서 시스템.
제14항에 있어서,
상기 기존의 볼트홀에 체결되는 볼트는 기존의 볼트에 비하여 상기 휠 센서모듈 브래킷의 볼트 체결부 두께만큼 긴 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 센서 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 헌팅 센서모듈의 장착을 위한 헌팅 센서모듈 브래킷을 더 포함하며,
상기 헌팅 센서모듈 브래킷은,
상기 헌팅 센서모듈이 삽입되어 안착되도록 상면이 개구된 직육면체 형상으로 형성되는 헌팅 센서모듈 하우징;
상기 대차 틀의 폭 방향 양면을 감싸도록 상기 헌팅 센서모듈 하우징으로부터 상기 대차 틀의 폭 방향으로 돌출되어 절곡되는 지지대; 및
상기 대차 틀의 폭 방향 양면을 죄임으로써 상기 헌팅 센서모듈 브래킷이 상기 대차 틀에 고정되도록 상기 절곡된 지지대에 구비되는 죔 볼트;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 센서 시스템.
제1항에 있어서,
상기 열화상 센서모듈의 장착을 위한 열화상 센서모듈 브래킷을 더 포함하며,
상기 열화상 센서모듈 브래킷은,
열화상 카메라를 요구되는 면에 장착하도록 기능하는 장착부; 및
상기 열화상 카메라를 상기 장착부에 회전 가능하게 결합시키도록 기능하는 힌지부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 센서 시스템.
제6항에 있어서,
상기 축 비틀림 센서는,
전체적인 형상이 중공을 갖는 원통형상으로 형성되며,
상기 중공의 반을 포함하도록 반원 형상으로 형성되는 제1 반원부;
상기 중공의 나머지 반을 포함하도록 반원 형상으로 형성되는 제2 반원부; 및
상기 제1 반원부와 상기 제2 반원부가 결합되도록 기능하는 체결부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 센서 시스템.
제1항에 있어서,
모터를 냉각하기 위한 송풍기의 진동, 가속도, 및 전력을 감지하도록 상기 송풍기에 장착되는 송풍기 센서모듈을 더 포함하는 철도 차량의 센서 시스템.
제20항에 있어서,
상기 헌팅 센서모듈은 상기 송풍기 센서모듈에 안정적이지 못한 신호가 감지되었을 때에 이를 상기 계측기에 전달하도록 기능하는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 센서 시스템.
제20항에 있어서,
상기 송풍기 센서모듈의 센서들은 집적회로를 통한 ADC 및 통신을 수행하는 보드와 연결되며, 상기 보드는 소형 알루미늄 케이스에 내장되는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 센서 시스템.
제20항에 있어서,
상기 송풍기 센서모듈은 ADC된 데이터를 다채널 데이터의 전송이 가능한 랜선을 통한 랜통신으로 상기 계측기에 전송하는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 센서 시스템.
제20항에 있어서,
상기 송풍기 센서모듈은,
상기 송풍기의 진동을 측정하여 이에 대한 신호를 상기 계측기에 전달하는 송풍기 진동 센서;
상기 송풍기의 가속도를 감지하여 이에 대한 신호를 상기 계측기에 전달하는 송풍기 가속도 센서; 및
상기 송풍기에 공급되는 전력을 검출하여 이에 대한 신호를 상기 계측기에 전달하는 송풍기 파워 센서;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 센서 시스템.
제24항에 있어서,
상기 송풍기 센서모듈의 장착을 위한 구성으로서,
상기 송풍기 진동 센서 또는 상기 송풍기 가속도 센서 그리고 상기 송풍기 파워 센서를 상기 송풍기 센서모듈에 연결하는 센서 커넥터를 더 포함하는 철도 차량의 센서 시스템.
제20항에 있어서,
상기 송풍기 센서모듈은 송풍기 주변장치에 연결되어 고정되는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 센서 시스템.
제20항에 있어서,
상기 송풍기 센서모듈은 진동과 전류를 동시에 아날로그로 측정한 후에 측정된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변경하여 상기 계측기에 전송하는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 센서 시스템.
제1항에 있어서,
상기 계측기는 인터넷 통신을 통하여 데이터를 분석하는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 센서 시스템.