KR102235624B1 - Measuring system for realtime maximum frictional force for a railroad vehicle - Google Patents

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KR102235624B1
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김민수
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한국철도기술연구원
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Abstract

철도차량용 실시간 최대점착력 측정시스템은 철도차량의 차륜에 인접하도록 구비되어, 상기 철도차량의 점착 계수를 도출하는 측정유닛을 포함한다. 이 때, 상기 측정유닛은, 상기 차륜의 전단에서, 레일에 접촉하는 측정용 차륜, 상기 측정용 차륜을 가압하여 상기 레일에 접촉시키는 가압부, 및 상기 측정용 차륜으로부터 동력을 전달받아 구동되고, 상기 측정용 차륜의 회전수를 계측하는 발전 제동부를 포함한다.The real-time maximum adhesive force measurement system for a railroad vehicle is provided adjacent to a wheel of a railroad vehicle, and includes a measurement unit for deriving an adhesion coefficient of the railroad vehicle. At this time, the measuring unit is driven by receiving power from the front end of the wheel, a measuring wheel in contact with the rail, a pressing part that presses the measuring wheel to contact the rail, and the measuring wheel, And a power generation braking unit that measures the rotational speed of the measuring wheel.

Description

철도차량용 실시간 최대점착력 측정시스템{MEASURING SYSTEM FOR REALTIME MAXIMUM FRICTIONAL FORCE FOR A RAILROAD VEHICLE}Real-time maximum adhesive force measurement system for railway vehicles{MEASURING SYSTEM FOR REALTIME MAXIMUM FRICTIONAL FORCE FOR A RAILROAD VEHICLE}

본 발명은 최대점착력 측정시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 철도차량의 운행시, 차륜과 레일 사이에 작용하는 점착력의 최대값을 실시간으로 측정할 수 있는 철도차량용 실시간 최대점착력 측정시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a maximum adhesive force measurement system, and more particularly, to a real-time maximum adhesive force measurement system for a railway vehicle capable of measuring the maximum value of the adhesive force acting between a wheel and a rail in real time when the railway vehicle is operated.

점착력이란 철도차량의 차륜과 레일 사이에 작용하는 마찰력과 유사한 힘의 일종으로, 차륜이나 레일의 표면 상태 등과 같은 조건에 따라 상기 점착력의 최대값은 변화하게 된다. The adhesive force is a kind of force similar to the frictional force acting between the wheel and the rail of a railroad vehicle, and the maximum value of the adhesive force changes depending on conditions such as the surface condition of the wheel or rail.

이 경우, 상기 점착력의 최대값은 곧, 철도차량의 제동력과 추진력의 최대값에 해당되며, 제동장치가 차륜에 작용하는 제동력이 점착력을 초과하면 차륜을 레일 상에서 활주하게 되며, 추진 장치가 차륜에 작용하는 추진력이 점착력을 초과하면 공전이 발생하여 차륜 및 레일에 손상이 발생하게 된다. In this case, the maximum value of the adhesive force corresponds to the maximum value of the braking force and propulsion force of the railroad vehicle, and when the braking force acting on the wheel by the brake device exceeds the adhesive force, the wheel slides on the rail, and the propulsion device When the driving force acting exceeds the adhesive force, revolution occurs, causing damage to the wheels and rails.

이상과 같이, 점착력의 최대값은 철도차량의 운행에 있어 매우 중요한 인자이지만, 현재 운행하는 열차에는 상기 점착력을 측정하거나 추정할 수 있는 장치나 시스템이 구비되고 있지 않으며, 단순히 철도차량의 활주나 공전이 발생한 이후에 제동력이나 추진력을 저감시키는 방법을 이를 제어하고 있다. As described above, the maximum value of the adhesive force is a very important factor in the operation of a railroad vehicle, but currently running trains do not have a device or system capable of measuring or estimating the adhesive force. After this occurs, the method of reducing the braking force or propulsion is controlled.

또한, 현재까지 영상 등을 통해 점착력을 간접적으로 추정하거나, 별도의 검측차량을 통해 계측하는 방법 등이 개시되고 있을 뿐이어서, 이러한 점착력의 측정을 위한 시스템의 필요성이 증대되고 있다. In addition, until now, only a method of indirectly estimating adhesive force through an image or measuring through a separate detection vehicle has been disclosed, and thus the necessity of a system for measuring such adhesive force is increasing.

대한민국 등록특허 제10-1940834호Korean Patent Registration No. 10-1940834

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 운행 중인 철도차량의 최대 점착력을 실시간으로 측정할 수 있는 철도차량용 실시간 최대점착력 측정시스템에 관한 것이다. Accordingly, the technical problem of the present invention is conceived in this respect, and an object of the present invention relates to a real-time maximum adhesive force measurement system for a railway vehicle capable of measuring the maximum adhesive force of a running railway vehicle in real time.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 실시간 최대점착력 측정시스템은 철도차량의 차륜에 인접하도록 구비되어, 상기 철도차량의 점착 계수를 도출하는 측정유닛을 포함한다. 이 때, 상기 측정유닛은, 상기 차륜의 전단에서, 레일에 접촉하는 측정용 차륜, 상기 측정용 차륜을 가압하여 상기 레일에 접촉시키는 가압부, 및 상기 측정용 차륜으로부터 동력을 전달받아 구동되고, 상기 측정용 차륜의 회전수를 계측하는 발전 제동부를 포함한다. A real-time maximum adhesive force measurement system according to an embodiment for realizing the object of the present invention is provided adjacent to a wheel of a railway vehicle, and includes a measurement unit for deriving an adhesive coefficient of the railway vehicle. At this time, the measuring unit is driven by receiving power from the front end of the wheel, a measuring wheel in contact with the rail, a pressing part that presses the measuring wheel to contact the rail, and the measuring wheel, And a power generation braking unit that measures the rotational speed of the measuring wheel.

일 실시예에서, 상기 측정용 차륜은, 한 쌍이 상기 레일 상에 위치하며, 상기 측정유닛은 상기 한 쌍의 측정용 차륜을 서로 연결하는 측정용 차축을 더 포함할 수 있다. In one embodiment, a pair of the measuring wheels are positioned on the rail, and the measuring unit may further include a measuring axle connecting the pair of measuring wheels to each other.

일 실시예에서, 상기 가압부와 상기 측정용 차축은 한 쌍의 가압 링크들에 의해 연결되며, 상기 가압부에서 인가되는 압력은 상기 가압 링크들을 통해 상기 측정용 차륜으로 제공될 수 있다. In one embodiment, the pressing part and the measuring axle are connected by a pair of pressing links, and the pressure applied from the pressing part may be provided to the measuring wheel through the pressing links.

일 실시예에서, 상기 측정용 차축과 상기 가압 링크들은 베어링으로 연결되며, 상기 측정용 차륜은 상기 철도차량의 차륜이 구동됨에 따라 수동적으로 회전할 수 있다. In one embodiment, the measuring axle and the pressure links are connected by bearings, and the measuring wheel may be passively rotated as the wheel of the railway vehicle is driven.

일 실시예에서, 상기 발전 제동부와 상기 측정용 차축은 동력 전달부에 의해 연결되고, 상기 측정용 차륜이 회전함에 따라 발생되는 동력은 상기 동력 전달부를 통해 상기 발전 제동부로 제공될 수 있다. In one embodiment, the power generation brake unit and the measurement axle are connected by a power transmission unit, and power generated as the measurement wheel rotates may be provided to the power generation brake unit through the power transmission unit.

일 실시예에서, 상기 발전 제동부는, 상기 동력 전달부를 통해 제공되는 동력에 의해 회전하며, 점착계수의 측정시에는 가변하는 발전 제동력을 발생시키는 구동 모터, 및 상기 측정용 차륜의 회전수를 계측하는 엔코더를 포함할 수 있다. In one embodiment, the power generation braking unit rotates by the power provided through the power transmission unit, and when the adhesion coefficient is measured, a drive motor that generates a variable power generation braking force, and the number of rotations of the measuring wheel are measured. It may include an encoder to perform.

일 실시예에서, 상기 구동 모터가 발생시키는 발전 제동력은, 사인(sine) 또는 코사인(cosine) 패턴, 삼각 톱니형 패턴, 사각 톱니형 패턴 중 어느 하나의 패턴으로 가변될 수 있다. In one embodiment, the power generation braking force generated by the driving motor may be varied in any one of a sine or cosine pattern, a triangular sawtooth pattern, and a square sawtooth pattern.

일 실시예에서, 상기 측정유닛은, 상기 철도차량의 차륜의 전단에 위치할 수 있다. In one embodiment, the measuring unit may be located at a front end of a wheel of the railway vehicle.

일 실시예에서, 상기 가압부는, 유압 액츄에이터, 공압 액츄에이터, 전기기계식 액츄에이터, 전자석 액츄에이터 중 어느 하나일 수 있다. In one embodiment, the pressing unit may be any one of a hydraulic actuator, a pneumatic actuator, an electromechanical actuator, and an electromagnet actuator.

일 실시예에서, 상기 측정용 차륜의 직경은 상기 철도차량의 차륜의 직경보다 작을 수 있다. In one embodiment, the diameter of the measuring wheel may be smaller than the diameter of the wheel of the railway vehicle.

일 실시예에서, 상기 측정유닛은, 상기 가압부에서 인가하는 가압력, 상기 발전 제동부에서 발생시키는 발전 제동력, 상기 계측된 측정용 차륜의 회전수, 상기 측정용 차륜의 반경 및 측정용 차축의 관성 모멘트를 바탕으로, 상기 철도차량의 점착 계수를 도출하는 연산부를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the measurement unit, the pressing force applied from the pressing unit, the generation braking force generated by the power generation braking unit, the measured rotational speed of the measurement wheel, the radius of the measurement wheel and the inertia of the measurement axle Based on the moment, it may further include a calculation unit for deriving the adhesion coefficient of the railroad vehicle.

일 실시예에서, 철도차량의 점착 계수(μ)는, 하기 식으로 연산되며, In one embodiment, the adhesion coefficient (μ) of the railway vehicle is calculated by the following equation,

Figure 112019094995055-pat00001
Figure 112019094995055-pat00001

여기서, R은 측정용 차륜의 반경, J는 측정용 차축의 관성모멘트, M은 측정용 차륜의 윤중,

Figure 112019094995055-pat00002
는 발전 제동부의 발전 제동력,
Figure 112019094995055-pat00003
은 철도차량의 저항일 수 있다. Where R is the radius of the measuring wheel, J is the moment of inertia of the measuring axle, M is the wheel weight of the measuring wheel,
Figure 112019094995055-pat00002
Is the power generation braking force of the power generation brake unit,
Figure 112019094995055-pat00003
May be the resistance of a railroad vehicle.

본 발명의 실시예들에 의하면, 철도차량의 실제 운행시의 최대점착력을 실시간으로 측정할 수 있어, 실제 철도차량의 운행시의 활주 방지 등의 제동제어를 보다 효과적으로 수행할 수 있으며, 이를 통해 철도차량의 안전성을 보다 향상시킬 수 있다. According to the embodiments of the present invention, it is possible to measure the maximum adhesive force during actual operation of a railroad vehicle in real time, so that it is possible to more effectively perform braking control such as skidding prevention during operation of a railroad vehicle. The safety of the vehicle can be further improved.

또한, 상기 실시간으로 측정되는 최대점착력을 이용하여, 철도차량의 유지보수, 점착력 취약부분의 관리 등을 적극 활용할 수 있다. In addition, by using the maximum adhesive force measured in real time, it is possible to actively utilize the maintenance of railway vehicles and management of weak adhesive strength.

특히, 상대적으로 단순한 구성을 통해, 철도차량의 차체 상에 측정유닛을 추가 구비하는 것으로 점착력의 실시간 측정이 가능하여, 현재 운행중인 철도차량에도 용이하게 구비할 수 있어, 실용성이 높고, 제작 비용을 최소화할 수 있다. In particular, through a relatively simple configuration, real-time measurement of adhesive force is possible by additionally providing a measuring unit on the vehicle body of a railroad vehicle, and it can be easily provided in a currently running railroad vehicle, so it is highly practical and reduces manufacturing cost. Can be minimized.

즉, 점착력의 측정을 위한 측정 인자들을 도출하기 위해, 가압부, 발전 제동부, 측정용 차륜 및 측정용 차축의 최소의 구성만을 포함하는 것으로, 필요한 측정 인자의 측정이 용이하고 측정되는 점착력의 결과의 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있다. That is, in order to derive the measurement factors for the measurement of adhesive force, only the minimum configuration of the pressing unit, the power generation braking unit, the measurement wheel and the measurement axle is included. It is easy to measure the necessary measurement factors and the result of the measured adhesive force. Can further improve the reliability of.

이 경우, 측정용 차륜은 상기 가압부에 의해 가압되지만, 철도차량의 구동에 따라 수동적으로 회전될 뿐이므로, 실제 철도차량의 구동에 최소의 영향을 미치도록 설계될 수 있다. In this case, the measuring wheel is pressed by the pressing unit, but is only passively rotated according to the driving of the railroad vehicle, and thus it can be designed to have a minimal influence on the driving of the actual railroad vehicle.

또한, 측정용 차륜의 직경을 철도차량의 차륜의 직경보다 작게 형성하여, 점착력 측정의 과정에서의 에너지 손실이나 승차감 저하를 최소화할 수 있다. In addition, by forming the diameter of the measuring wheel to be smaller than the diameter of the wheel of the railway vehicle, energy loss or reduction in ride comfort in the process of measuring the adhesive force can be minimized.

도 1은 철도차량의 제동시에 차륜에 작용하는 힘들을 도시한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 철도차량용 실시간 최대점착력 측정시스템을 도시한 측면도이다.
도 3은 도 2의 측정유닛을 도시한 정면도이다.
도 4는 도 1의 측정 시스템에서, 측정용 차륜의 거동을 도시한 그래프이며, 도 5는 도 1의 측정 시스템에서, 점착력이 저하되는 경우의 측정용 차륜의 거동을 도시한 그래프이다.
1 is a schematic diagram showing forces acting on a wheel during braking of a railroad vehicle.
Figure 2 is a side view showing a real-time maximum adhesive force measurement system for a railroad vehicle according to an embodiment of the present invention.
3 is a front view showing the measurement unit of FIG. 2.
FIG. 4 is a graph showing the behavior of the measurement wheel in the measurement system of FIG. 1, and FIG. 5 is a graph showing the behavior of the measurement wheel when the adhesive force decreases in the measurement system of FIG. 1.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. The present invention will be described in detail in the text, since various modifications can be made and various forms can be obtained. However, this is not intended to limit the present invention to a specific form disclosed, it should be understood to include all changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each drawing, similar reference numerals have been used for similar elements. Terms such as first and second may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component. The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. In the present application, terms such as "comprise" or "consist of" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, elements, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance the possibility of the presence or addition.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein including technical or scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms as defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. Does not.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 철도차량의 제동시에 차륜에 작용하는 힘들을 도시한 모식도이다. 1 is a schematic diagram showing forces acting on a wheel during braking of a railroad vehicle.

우선, 도 1을 참조하여, 철도차량이 도시된 '진행방향'으로 진행하는 경우, 철도차량의 차륜(1)에 작용하는 힘은, 윤중(M), 철도차량의 저항(Fr), 점착력(Fa) 및 발전 제동력(Fb)로 정리할 수 있다. First, referring to FIG. 1, when the railroad vehicle proceeds in the illustrated'progress direction', the force acting on the wheels 1 of the railroad vehicle is Yunjung (M), the resistance of the railroad vehicle (Fr), and the adhesive force ( Fa) and power generation braking force (Fb).

이 경우, 상기 윤중(M)은, 상기 차륜(1)에 의해 레일(3)로 인가되는 수직 방향의 힘으로 차축(3)에 인가되는 것으로 정의된다. In this case, the wheel weight M is defined as being applied to the axle 3 with a vertical force applied to the rail 3 by the wheel 1.

이에, 도 1에 도시된 바와 같이 힘이 작용하는 경우, 차륜의 회전운동 방정식을 통해 하기 식 (1)과 같은 수식이 얻어진다. Accordingly, when a force acts as shown in FIG. 1, an equation such as the following equation (1) is obtained through the equation of rotational motion of the wheel.

Figure 112019094995055-pat00004
식 (1)
Figure 112019094995055-pat00004
Equation (1)

또한, 상기 차륜(1)과 상기 레일(3) 사이의 병진운동 방정식을 통해서는 하기 식 (2)가 도출된다. In addition, the following equation (2) is derived from the equation of translational motion between the wheel 1 and the rail 3.

Figure 112019094995055-pat00005
식 (2)
Figure 112019094995055-pat00005
Equation (2)

이 경우, J는 차륜의 관성모멘트, R은 차륜의 반경,

Figure 112019094995055-pat00006
는 차륜의 각속도, v는 차륜과 레일 사이의 병진운동 속도를 의미하며, 상기 식 (1) 및 식 (2)에서 부호는 철도차량이 가속되는 경우가 (+)인 것으로 정의된다. In this case, J is the moment of inertia of the wheel, R is the radius of the wheel,
Figure 112019094995055-pat00006
Is the angular speed of the wheel, v is the speed of translational movement between the wheel and the rail, and in Equations (1) and (2), the sign is defined as (+) when the railroad vehicle is accelerated.

한편, 차륜과 레일 사이의 병진운동 가속도와 차륜의 각가속도를 직선운동으로 환산하여 각각을 하기 식 (3) 및 식 (4)와 같이

Figure 112019094995055-pat00007
Figure 112019094995055-pat00008
을 정의할 수 있다. On the other hand, the translational acceleration between the wheel and the rail and the angular acceleration of the wheel are converted into linear motion, respectively, as shown in Equations (3) and (4) below.
Figure 112019094995055-pat00007
And
Figure 112019094995055-pat00008
Can be defined.

Figure 112019094995055-pat00009
식 (3)
Figure 112019094995055-pat00009
Equation (3)

Figure 112019094995055-pat00010
식 (4)
Figure 112019094995055-pat00010
Equation (4)

이 경우, 상기 식 (4)는 하기와 같은 식 (5)로 표현할 수 있다. In this case, the above formula (4) can be expressed by the following formula (5).

Figure 112019094995055-pat00011
식 (5)
Figure 112019094995055-pat00011
Equation (5)

한편, 활주란 철도차량의 제동장치가 차륜에 작용하는 제동력이 점착력을 초과하는 경우 발생하는 것으로, 이러한 활주의 정의를 고려하건대,

Figure 112019094995055-pat00012
의 조건을 만족시키는 경우, 차륜의 감속도는 실제 철도차량의 감속도보다 더 급격하여 활주가 진전되는 상태라 할 수 있다. 이 때,
Figure 112019094995055-pat00013
Figure 112019094995055-pat00014
은 차량이 정지하는 제동 중을 가정하므로 음수이다. On the other hand, a run is generated when the braking force acting on the wheel of a railroad vehicle exceeds the adhesive force, and considering the definition of such a run,
Figure 112019094995055-pat00012
When the condition of is satisfied, the deceleration of the wheel is more rapid than the deceleration of the actual railroad vehicle, and the sliding progress can be said. At this time,
Figure 112019094995055-pat00013
And
Figure 112019094995055-pat00014
Is negative as it assumes that the vehicle is stopping while braking.

이와 달리,

Figure 112019094995055-pat00015
의 조건을 만족시키는 경우, 활주가 발생하지 않았거나 재점착 중인 것으로 판단할 수 있다. Unlike this,
Figure 112019094995055-pat00015
If the condition of is satisfied, it can be judged that the slide has not occurred or is re-adhesive.

즉, 이상의 내용을 바탕으로, 활주가 진행하는가의 여부에 대한 검지 조건을 하기 식 (6) 및 식 (7)과 같이 정의할 수 있다. That is, based on the above contents, the detection condition for whether or not the slide proceeds can be defined as shown in the following equations (6) and (7).

Figure 112019094995055-pat00016
식 (6)
Figure 112019094995055-pat00016
Equation (6)

Figure 112019094995055-pat00017
식 (7)
Figure 112019094995055-pat00017
Equation (7)

이 때, 철도차량이 활주 중인 경우의 점착력을 최대 점착력으로 정의하면, 하기 식 (8)과 같이 정의될 수 있다. 이 경우,

Figure 112019094995055-pat00018
는 최대 점착계수이다. In this case, if the adhesive force when the railroad vehicle is gliding is defined as the maximum adhesive force, it can be defined as in Equation (8) below. in this case,
Figure 112019094995055-pat00018
Is the maximum adhesion coefficient.

Figure 112019094995055-pat00019
식 (8)
Figure 112019094995055-pat00019
Equation (8)

그리하여, 상기 식 (7)을 상기 식 (8)에 대입하여(이 경우, 식 (7)은 0보다 큰 조건을 나타내고 있으나, 최대 점착계수를 연산하기 위해 식 (7)의 좌변이 0이 된다고 가정한다),

Figure 112019094995055-pat00020
에 대하여 정리하면, 하기 식 (9)와 같이 최대 점착계수를 계산하는 식이 도출된다. Thus, by substituting the above equation (7) into the equation (8) (in this case, equation (7) represents a condition greater than 0, but in order to calculate the maximum adhesion coefficient, the left side of equation (7) becomes 0. I assume),
Figure 112019094995055-pat00020
In summary, an equation for calculating the maximum adhesion coefficient is derived as shown in Equation (9) below.

Figure 112019094995055-pat00021
식 (9)
Figure 112019094995055-pat00021
Equation (9)

즉, 이상과 같이 식 (9)를 통해, 철도차량의 활주가 진행되는 경우의 점착력인 최대 점착력을 구할 수 있으며, 실제 레일 상에서 운행되는 철도차량에 대하여 해당 레일에서의 활주 상태를 인위적으로 유도할 수 있다면, 실제 철도차량의 최대 점착력을 실시간으로 도출할 수 있게 된다. In other words, through Equation (9) as described above, the maximum adhesive force, which is the adhesive force when the railroad vehicle is running, can be obtained, and for the railroad vehicle running on the actual rail, the state of the railroad can be artificially induced. If possible, it is possible to derive the maximum adhesion of the actual railroad vehicle in real time.

이하에서는, 본 발명의 실시예에서의 최대점착력 측정시스템인, 이러한 인위적인 활주 상태의 유도를 통한 실시간 최대 점착력의 도출, 및 이를 통한 최대 점착계수의 연산에 대하여 상세히 설명한다. Hereinafter, the maximum adhesive force measurement system in the embodiment of the present invention will be described in detail with respect to the derivation of the maximum adhesive force in real time through induction of such an artificial sliding state, and the calculation of the maximum adhesive coefficient through it.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 철도차량용 실시간 최대점착력 측정시스템을 도시한 측면도이다. 도 3은 도 2의 측정유닛을 도시한 정면도이다. Figure 2 is a side view showing a real-time maximum adhesive force measurement system for a railroad vehicle according to an embodiment of the present invention. 3 is a front view showing the measurement unit of FIG. 2.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예에 의한 철도차량용 실시간 최대점착력 측정시스템(이하, 측정 시스템이라함)(10)은 철도차량의 차체(100)에 구비되는 측정유닛(200)을 포함한다. 2 and 3, a real-time maximum adhesive force measurement system for a railroad vehicle (hereinafter referred to as a measurement system) 10 according to the present embodiment includes a measurement unit 200 provided in the vehicle body 100 of the railroad vehicle. do.

상기 철도차량(100)은 차체(100) 및, 상기 차체(100)의 하부에 구비되는 전단 차륜(110) 및 후단 차륜(120)을 포함하며, 상기 전단 차륜(110) 및 상기 후단 차륜(120)은 레일(300) 상에서 진행한다. The railway vehicle 100 includes a vehicle body 100 and a front wheel 110 and a rear wheel 120 provided under the vehicle body 100, and the front wheel 110 and the rear wheel 120 ) Proceeds on the rail 300.

이 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 측정유닛(200)은, 상기 차체(100)의 전단부(101)인, 상기 전단 차륜(110)의 전단에 구비될 수 있으며, 물론, 도 2에 도시된 바와 달리, 상기 후단 차륜(120)의 후단 또는, 상기 전단 차륜(110)과 상기 후단 차륜(120)의 사이에 구비될 수도 있다. In this case, as shown in FIG. 2, the measurement unit 200 may be provided at the front end of the front end 101 of the vehicle body 100, the front end of the front wheel 110, and of course, FIG. 2 Unlike shown in FIG. 2, it may be provided at a rear end of the rear wheel 120 or between the front wheel 110 and the rear wheel 120.

다만, 실제 측정되는 점착력 정보를 효과적으로 활용하여 활주를 방지하기 위해서는, 상기 철도차량(10)의 진행방향의 전단이나 후단의 끝단에 위치할 수 있다. However, in order to effectively utilize the measured adhesive force information to prevent sliding, it may be located at the front end or the rear end of the railroad vehicle 10 in the traveling direction.

상기 철도차량(100)은 별도의 시험용 차량이 아니며, 실제 승객이나 화물을 싣고 운행하는 실제 운행 차량인 것으로, 본 실시예의 경우, 이러한 실제 운행되는 철도차량(100)에 추가로 구비되는 측정유닛(200)을 통해, 상기 철도차량(100)의 실시간 최대 점착력을 측정하는 것을 특징으로 한다. The railroad vehicle 100 is not a separate test vehicle, but is an actual operating vehicle that carries passengers or cargo. In the case of this embodiment, a measurement unit additionally provided to the actual railroad vehicle 100 ( Through 200), it is characterized in that the maximum adhesive force of the railroad vehicle 100 is measured in real time.

이하, 상기 측정유닛(200)을 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, the measurement unit 200 will be described in more detail.

상기 측정유닛(200)은 측정용 차륜(210), 가압부(220), 발전 제동부(230), 측정용 차축(240), 동력 전달부(250) 및 연산부(260)를 포함한다. The measuring unit 200 includes a measuring wheel 210, a pressing part 220, a power generation braking part 230, a measuring axle 240, a power transmission part 250, and an operation part 260.

상기 측정용 차륜(210)은 한 쌍(211, 212) 각각 레일(300) 상에 접촉하도록 위치하며, 회전 구동력을 제공받지는 않으며, 상기 철도차량(100)이 상기 레일(300) 상에서 이동함에 따라 수동적으로 상기 레일(300)과의 마찰력에 의해 회전하게 된다. The measuring wheel 210 is positioned so as to contact each of the pair 211 and 212 on the rail 300, is not provided with a rotational driving force, and the railroad vehicle 100 moves on the rail 300 Accordingly, it is passively rotated by the frictional force with the rail 300.

이 경우, 상기 한 쌍의 측정용 차륜(211, 212)은, 상기 측정용 차축(240)에 의해 서로 연결되어, 상기 측정용 차륜(211, 212)의 회전은 결국 상기 측정용 차축(240)의 회전을 유도하게 된다. In this case, the pair of measurement wheels 211 and 212 are connected to each other by the measurement axle 240, so that the rotation of the measurement wheels 211 and 212 eventually ends with the measurement axle 240 Induces the rotation of.

또한, 상기 측정용 차륜(211, 212)과 상기 측정용 차축(240)은 서로 상대적으로 회전하지 않도록 구속되어 연결되며, 이에 따라 상기 측정용 차륜(211, 212)의 회전은 손실이 최소화되며 그대로 상기 측정용 차축(240)으로 전달된다. In addition, the measurement wheels 211 and 212 and the measurement axle 240 are constrained and connected so as not to rotate relative to each other, and accordingly, the rotation of the measurement wheels 211 and 212 is minimized and loss is minimized. It is transmitted to the axle 240 for measurement.

상기 측정용 차륜(211, 212, 이하 210으로 설명한다)의 직경은, 도시된 바와 같이, 철도차량의 차륜(110, 120)의 직경보다 작게 형성되며, 이와 같이, 측정용 차륜의 직경이 작게 형성됨에 따라, 실제 승객이나 화물을 싣고 주행하는 철도차량에서, 제동시의 에너지 손실을 최소화할 수 있으며, 승차감 등의 저하도 최소화할 수 있다. The diameter of the measuring wheels 211 and 212, which will be described as hereinafter 210), is formed smaller than the diameter of the wheels 110 and 120 of the railway vehicle, as shown, and thus, the diameter of the measuring wheel is small As it is formed, it is possible to minimize energy loss during braking and to minimize deterioration in ride comfort, etc. in a railroad vehicle that actually carries passengers or cargo.

상기 가압부(220)는 상기 측정용 차축(240)의 상부에 위치하며, 상기 측정용 차축(240)과 제1 및 제2 가압 링크들(221, 222)과 연결된다. The pressing part 220 is located above the measuring axle 240 and is connected to the measuring axle 240 and the first and second pressing links 221 and 222.

이 경우, 상기 제1 가압 링크(221)는 상기 제1 측정용 차륜(211) 측에 인접하도록 연결되고, 상기 제2 가압 링크(222)는 상기 제2 측정용 차륜(212) 측에 인접하도록 연결되어, 상기 제1 및 제2 가압 링크들(221, 222)은 서로 소정 거리 이격되도록 배치될 수 있다. In this case, the first pressure link 221 is connected to be adjacent to the first measurement wheel 211 side, and the second pressure link 222 is adjacent to the second measurement wheel 212 side. It is connected, and the first and second pressure links 221 and 222 may be disposed to be spaced apart from each other by a predetermined distance.

상기 가압부(220)는 상기 제1 및 제2 가압 링크들(221, 222)을 통해 상기 측정용 차축(240)으로 압력을 인가하고, 결국 상기 측정용 차륜(210)에 압력이 인가된다. The pressing unit 220 applies pressure to the measuring axle 240 through the first and second pressing links 221 and 222, and finally, the pressure is applied to the measuring wheel 210.

즉, 상기 가압부(220)는 상기 측정용 차륜(210)으로, 수직방향, 즉 상기 레일(300)을 향하여 상부에서 하부방향으로, 힘을 인가하는 것으로, 이를 통해 상기 측정용 차륜(210)의 윤중은 변화하게 된다. 이 때, 상기 측정용 차륜(210)의 윤중은 상기 측정유닛(200) 및 상기 철도차량(100)의 하중 등을 고려하여 도출될 수 있으며, 상기 가압부(220)에서 인가하는 하중을 제외하고는 모두 상수값으로 기 설정된 값이 될 수 있다. That is, the pressing unit 220 applies a force to the measurement wheel 210 in a vertical direction, that is, from an upper to a lower direction toward the rail 300, through which the measurement wheel 210 Yunjung of will change. At this time, the weight of the measuring wheel 210 may be derived in consideration of the load of the measuring unit 200 and the railroad vehicle 100, excluding the load applied by the pressing unit 220 Are all constant values and can be preset values.

이 경우, 상기 가압부(220)는 유압 액츄에이터, 공압 액츄에이터, 전기기계식 액츄에이터, 전자석 액츄에이터 중 어느 하나일 수 있으며, 상기 측정용 차륜(210)으로 수직방향의 하중을 인가한다면 그 종류는 제한되지 않는다. In this case, the pressing unit 220 may be any one of a hydraulic actuator, a pneumatic actuator, an electromechanical actuator, and an electromagnet actuator, and if a vertical load is applied to the measuring wheel 210, the type is not limited. .

한편, 상기 제1 및 제2 가압 링크들(221, 222)은, 도시하지는 않았으나, 중앙에 베어링이 고정되며, 상기 베어링을 관통하여 상기 측정용 차축(240)이 연결된다. On the other hand, the first and second pressure links 221, 222, although not shown, a bearing is fixed in the center, and the measurement axle 240 is connected through the bearing.

그리하여, 상기 측정용 차축(240)은 상기 가압부(220)를 통하여 회전 구동력을 제공받지 않게 되며, 이에 따라 상기 측정용 차륜(210)은 상기 가압부(220)로부터는 수직방향으로 하중만을 제공받게 된다. Thus, the measurement axle 240 is not provided with rotational driving force through the pressing unit 220, and accordingly, the measurement wheel 210 provides only a load in the vertical direction from the pressing unit 220 You will receive.

이상과 같이, 상기 가압부(220)를 통해 상기 측정용 차륜(210)에 하중을 인가하게 되면, 상기 측정용 차륜(210)과 상기 레일(300) 사이에는 점착력이 작용하여 상기 측정용 차륜(210)은 회전하게 된다. As described above, when a load is applied to the measurement wheel 210 through the pressing part 220, an adhesive force acts between the measurement wheel 210 and the rail 300, so that the measurement wheel ( 210) is rotated.

상기 발전 제동부(230)는 구동 모터(232) 및 엔코더(235)를 포함하며, 상기 발전 제동부(230)는 상기 동력 전달부(250)를 통해 상기 측정용 차축(240)과 연결된다. The power generation braking unit 230 includes a driving motor 232 and an encoder 235, and the power generation braking unit 230 is connected to the measurement axle 240 through the power transmission unit 250.

즉, 상기 동력 전달부(250)는 상기 구동 모터(232)의 구동축(231)에 연결되는 제1 동력 전달부(251), 및 상기 측정용 차축(240)에 연결되는 제2 동력 전달부(252)를 포함하며, 상기 제1 및 제2 동력 전달부들(251, 252)은 서로 연결되어 동력이 전달된다. That is, the power transmission unit 250 includes a first power transmission unit 251 connected to the drive shaft 231 of the drive motor 232, and a second power transmission unit connected to the measurement axle 240 ( 252), and the first and second power transmission units 251 and 252 are connected to each other to transmit power.

이 경우, 상기 제1 및 제2 동력 전달부들(251, 252)은 기어 결합으로 서로 연결되거나, 체인이나 벨트 등을 통해 서로 연결되어, 구동 전달과정에서의 구동력 손실을 최소화하는 것이 필요하다. In this case, the first and second power transmission units 251 and 252 are connected to each other by gear coupling, or are connected to each other through a chain or belt, so that it is necessary to minimize the loss of driving force in the driving transmission process.

한편, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 가압부(220)의 하중 인가로, 상기 측정용 차륜(210)이 회전하게 되면, 상기 측정용 차축(240)도 회전하게 되며, 상기 측정용 차축(240)의 회전력은 상기 동력 전달부(250)를 통해 상기 구동 모터(232)로 전달되게 된다. Meanwhile, as described above, when the measurement wheel 210 rotates by applying a load of the pressing unit 220, the measurement axle 240 also rotates, and the measurement axle 240 The rotational force is transmitted to the driving motor 232 through the power transmission unit 250.

즉, 상기 측정용 차륜(210)의 회전을 통해, 상기 구동 모터(232)의 회전자가 회전하게 된다. That is, through the rotation of the measuring wheel 210, the rotor of the drive motor 232 rotates.

이 경우, 상기 측정유닛(200)이 측정모드로 진입하는 경우, 상기 구동 모터(232)는 가변하는 발전 제동력을 발생시키며, 이렇게 발생하는 발전 제동력은 상기 구동 모터(232)로 전달되는 상기 측정용 차축(240), 즉 측정용 차륜(210)으로부터 전달된 회전력과 상쇄되거나, 나아가 상기 발전 제동력에 의해 상기 측정용 차륜(210)의 회전이 가변되게 된다. In this case, when the measurement unit 200 enters the measurement mode, the driving motor 232 generates a variable generation braking force, and the generated generation braking force is transmitted to the driving motor 232 for the measurement. The axle 240, that is, the rotational force transmitted from the measurement wheel 210 is canceled, or further, the rotation of the measurement wheel 210 is variable by the power generation braking force.

한편, 상기 구동 모터(232)에서 발생시키는 가변하는 발전 제동력은, 소정 주기를 가지는 반복 패턴으로 제공될 수 있으며, 예를 들어, 사인(sine) 또는 코사인(cosine) 패턴, 삼각 톱니형 패턴, 사각 톱니형 패턴 중 어느 하나일 수 있다. On the other hand, the variable power generation braking force generated by the driving motor 232 may be provided in a repeating pattern having a predetermined period, for example, a sine or cosine pattern, a triangular sawtooth pattern, a square It may be any one of a serrated pattern.

나아가, 상기 측정모드에서 상기 구동 모터(232)가 상기 발전 제동력을 발생시키면, 상기 엔코더(235)는 상기 구동 모터(232)를 통해 상기 측정용 차륜(210)의 회전수를 계측하게 된다. Further, when the drive motor 232 generates the power generation braking force in the measurement mode, the encoder 235 measures the number of rotations of the measurement wheel 210 through the drive motor 232.

상기 연산부(260)는, 상기 측정모드에 진입한 경우, 상기에서 도출된 인자들을 바탕으로 점착계수를 연산하게 된다. When entering the measurement mode, the calculation unit 260 calculates the adhesion coefficient based on the factors derived above.

즉, 상기 식 (9)를 이용하여, 상기 연산부(260)는 최대 점착계수 μ를 계산할 수 있는데, 상기 식 (9)에서, R은 상기 측정용 차륜(210)의 반경, J는 상기 측정용 차축(240)의 관성모멘트, M은 상기 측정용 차륜(210)의 윤중,

Figure 112019094995055-pat00022
는 상기 발전 제동부(230)의 발전 제동력,
Figure 112019094995055-pat00023
은 철도차량(100)의 저항으로 정의될 수 있다. That is, using the equation (9), the calculation unit 260 can calculate the maximum adhesion coefficient μ, in the equation (9), R is the radius of the measurement wheel 210, J is the measurement The moment of inertia of the axle 240, M is the wheel weight of the measuring wheel 210,
Figure 112019094995055-pat00022
Is the power generation braking force of the power generation braking unit 230,
Figure 112019094995055-pat00023
May be defined as the resistance of the railroad vehicle 100.

이 경우, 상기 측정용 차륜(210)의 윤중(M)은, 앞서 설명한 바와 같이 상기 가압부(220)에서 인가되는 하중 외에, 기타 기 설정된 하중을 통해 도출될 수 있으며, 상기 발전 제동부(230)의 발전 제동력(

Figure 112019094995055-pat00024
)은, 상기 구동 모터(232)의 발전 제동력을 측정하여 도출될 수 있고, 상기 철도차량(100)의 저항(
Figure 112019094995055-pat00025
)은 상기 철도차량이 가지고 있는 선로의 구배 등과 같은 선로정보를 통해 추정이 가능하다. In this case, the wheel weight (M) of the measuring wheel 210 may be derived through other preset loads in addition to the load applied from the pressing unit 220 as described above, and the power generation braking unit 230 ) Of power generation braking force (
Figure 112019094995055-pat00024
), can be derived by measuring the power generation braking force of the drive motor 232, the resistance (
Figure 112019094995055-pat00025
) Can be estimated through track information such as the slope of the track possessed by the railway vehicle.

따라서, 상기 식 (9)를 통해, 상기 연산부(260)에서는 실제, 철도차량(100)이 운행되는 레일의 최대 점착력을 실시간으로 연산할 수 있으며, 이를 이용하여 상기 철도차량(100)의 제동력 인가에 활용할 수 있다. Therefore, through the above equation (9), in the calculation unit 260, in real time, the maximum adhesion force of the rail on which the railway vehicle 100 is operated can be calculated in real time, and the braking force of the railway vehicle 100 is applied by using this Can be used for

도 4는 도 1의 측정 시스템에서, 측정용 차륜의 거동을 도시한 그래프이며, 도 5는 도 1의 측정 시스템에서, 점착력이 저하되는 경우의 측정용 차륜의 거동을 도시한 그래프이다. FIG. 4 is a graph showing the behavior of the measurement wheel in the measurement system of FIG. 1, and FIG. 5 is a graph showing the behavior of the measurement wheel when the adhesive force decreases in the measurement system of FIG. 1.

우선, 도 4를 참조하면, 상기 발전 제동부(230)의 상기 구동 모터(232)를 통해 발생되는 발전 제동력은 sine 그래프의 패턴으로 제공되는 것으로 가정하였으며, 이러한 발전 제동력은 그래프 A와 같이 발생된다. First, referring to FIG. 4, it is assumed that the power generation braking force generated through the drive motor 232 of the power generation braking unit 230 is provided in a pattern of a sine graph, and this power generation braking force is generated as shown in graph A. .

또한, 상기 연산부(260)를 통해 연산되는 점착력은 그래프 B와 같으며, 상기 엔코더(235)에서 계측되는 상기 측정용 차륜(210)의 회전 속도는 그래프 C와 같다. In addition, the adhesive force calculated through the calculation unit 260 is the same as in graph B, and the rotational speed of the measuring wheel 210 measured by the encoder 235 is as in graph C.

이를 바탕으로, 도 4의 그래프 A, 그래프 B 및 그래프 C의 변화상태를 검토해 보면, 발전 제동력이 최대 점착력을 초과하기 시작하는 경우(즉, 도 4의 X), 점착력은 더 이상 상승하지 못하며, 상기 측정용 차륜(210)의 회전속도가 급격하게 감소하는 상태, 즉 활주 상태가 발생하는 것을 확인할 수 있다. Based on this, reviewing the state of change in graphs A, B, and C of FIG. 4, when the power generation braking force begins to exceed the maximum adhesive force (ie, X in FIG. 4), the adhesive force does not increase any more, It can be seen that a state in which the rotational speed of the measurement wheel 210 rapidly decreases, that is, a sliding state occurs.

이 후, 상기 발전 제동력이 최대 점착력 이하로 하락하기 시작하는 경우(즉, 도 4의 Y), 상기 활주 상태는 회복하여 상기 측정용 차륜(210)의 회전속도가 정상 속도로 복귀하는 것을 확인할 수 있다. Thereafter, when the power generation braking force begins to drop below the maximum adhesive force (i.e., Y in Fig. 4), the sliding state is restored and it can be confirmed that the rotational speed of the measuring wheel 210 returns to the normal speed. have.

즉, 이상과 같이, 상기 측정유닛(200)을 통해 점착력의 변화를 도출해 낼 수 있으며, 활주가 발생하기 시작하는 상태인 최대 점착력에 대한 정보를 실제 운행되는 철도차량에 대하여 실시간으로 도출할 수 있다. That is, as described above, it is possible to derive a change in adhesive force through the measurement unit 200, and information on the maximum adhesive force, which is a state in which the sliding starts to occur, can be derived in real time for the actual railway vehicle. .

그리하여, 상기 최대 점착력에 대한 정보를 바탕으로, 상기 운행되는 철도차량(10)의 제동에 활용할 수 있고, 이를 통해 상기 철도차량(10)의 활주를 방지하여 보다 안정적인 운행을 도모할 수 있다. Thus, based on the information on the maximum adhesive force, it can be utilized for braking of the operated railroad vehicle 10, and through this, the sliding of the railroad vehicle 10 can be prevented, thereby achieving a more stable operation.

한편, 도 5를 참조하면, 최대 점착력이 상대적으로 감소하는 경우, 활주의 정도(X와 Y 사이 구간에서의 활주량의 변화 및 활주량 크기)가 더 커지는 것을 확인할 수 있으며, 최대 점착력이 실제 철도차량의 활주에 미치는 영향을 확인할 수 있다. On the other hand, referring to FIG. 5, when the maximum adhesive force is relatively reduced, it can be seen that the degree of sliding (change in the amount of slide and the size of the amount of run in the section between X and Y) increases, and the maximum adhesive force is the actual railroad You can check the effect on the run of the vehicle.

본 발명의 실시예들에 의하면, 철도차량의 실제 운행시의 최대점착력을 실시간으로 측정할 수 있어, 실제 철도차량의 운행시의 활주 방지 등의 제동제어를 보다 효과적으로 수행할 수 있으며, 이를 통해 철도차량의 안전성을 보다 향상시킬 수 있다. According to the embodiments of the present invention, it is possible to measure the maximum adhesive force during actual operation of a railroad vehicle in real time, so that it is possible to more effectively perform braking control such as skidding prevention during operation of a railroad vehicle. The safety of the vehicle can be further improved.

또한, 상기 실시간으로 측정되는 최대점착력을 이용하여, 철도차량의 유지보수, 점착력 취약부분의 관리 등을 적극 활용할 수 있다. In addition, by using the maximum adhesive force measured in real time, it is possible to actively utilize the maintenance of railway vehicles and management of weak adhesive strength.

특히, 상대적으로 단순한 구성을 통해, 철도차량의 차체 상에 측정유닛을 추가 구비하는 것으로 점착력의 실시간 측정이 가능하여, 현재 운행중인 철도차량에도 용이하게 구비할 수 있어, 실용성이 높고, 제작 비용을 최소화할 수 있다. In particular, through a relatively simple configuration, real-time measurement of adhesive force is possible by additionally providing a measuring unit on the vehicle body of a railroad vehicle, and it can be easily provided in a currently running railroad vehicle, so it is highly practical and reduces manufacturing cost. Can be minimized.

즉, 점착력의 측정을 위한 측정 인자들을 도출하기 위해, 가압부, 발전 제동부, 측정용 차륜 및 측정용 차축의 최소의 구성만을 포함하는 것으로, 필요한 측정 인자의 측정이 용이하고 측정되는 점착력의 결과의 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있다. That is, in order to derive the measurement factors for the measurement of adhesive force, only the minimum configuration of the pressing unit, the power generation braking unit, the measurement wheel and the measurement axle is included. It is easy to measure the necessary measurement factors and the result of the measured adhesive force. Can further improve the reliability of.

이 경우, 측정용 차륜은 상기 가압부에 의해 가압되지만, 철도차량의 구동에 따라 수동적으로 회전될 뿐이므로, 실제 철도차량의 구동에 최소의 영향을 미치도록 설계될 수 있다. In this case, the measuring wheel is pressed by the pressing unit, but is only passively rotated according to the driving of the railroad vehicle, and thus it can be designed to have a minimal influence on the driving of the actual railroad vehicle.

또한, 측정용 차륜의 직경을 철도차량의 차륜의 직경보다 작게 형성하여, 점착력 측정의 과정에서의 에너지 손실이나 승차감 저하를 최소화할 수 있다. In addition, by forming the diameter of the measuring wheel to be smaller than the diameter of the wheel of the railway vehicle, energy loss or reduction in ride comfort in the process of measuring the adhesive force can be minimized.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the following claims. You will understand that you can.

10 : 최대점착력 측정시스템 100 : 차체
110 : 전단 차륜 120 : 후단 차륜
200 : 측정유닛 210 : 측정용 차륜
220 : 가압부 230 : 발전 제동부
232 : 구동 모터 235 : 엔코더
240 : 측정용 차축 250 : 동력 전달부
260 : 연산부 300 : 레일
10: maximum adhesive force measurement system 100: vehicle body
110: front wheel 120: rear wheel
200: measuring unit 210: measuring wheel
220: pressurization unit 230: power generation braking unit
232: drive motor 235: encoder
240: measuring axle 250: power transmission unit
260: operation unit 300: rail

Claims (12)

철도차량의 차륜에 인접하도록 구비되어, 상기 철도차량의 점착 계수를 도출하는 측정유닛을 포함하며,
상기 측정유닛은,
상기 차륜의 전단에서, 레일에 접촉하는 측정용 차륜;
상기 측정용 차륜을 연결하는 측정용 차축;
상기 측정용 차륜을 가압하여 상기 레일에 접촉시키는 가압부; 및
동력 전달부에 의해 상기 측정용 차축과 연결되는 발전 제동부를 포함하고,
상기 발전 제동부는,
상기 동력 전달부를 통해 제공되는 동력에 의해 회전하며, 점착계수의 측정시에는 가변하는 발전 제동력을 발생시키는 구동 모터; 및
상기 측정용 차륜의 회전수를 계측하는 엔코더를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 최대점착력 측정시스템.
It is provided to be adjacent to the wheel of the railroad vehicle, and includes a measuring unit for deriving the adhesion coefficient of the railroad vehicle,
The measuring unit,
A measurement wheel that contacts a rail at a front end of the wheel;
A measuring axle connecting the measuring wheel;
A pressing unit for pressing the measuring wheel to contact the rail; And
It includes a power generation braking unit connected to the measurement axle by a power transmission unit,
The power generation brake unit,
A drive motor that rotates by the power provided through the power transmission unit and generates a power generation braking force that varies when the adhesion coefficient is measured; And
A real-time maximum adhesive force measurement system comprising an encoder that measures the number of revolutions of the measuring wheel.
제1항에 있어서,
상기 측정용 차륜은, 한 쌍이 상기 레일 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 실시간 최대점착력 측정시스템.
The method of claim 1,
The measuring wheel is a real-time maximum adhesive force measurement system, characterized in that a pair is located on the rail.
제2항에 있어서,
상기 가압부와 상기 측정용 차축은 한 쌍의 가압 링크들에 의해 연결되며,
상기 가압부에서 인가되는 압력은 상기 가압 링크들을 통해 상기 측정용 차륜으로 제공되는 것을 특징으로 하는 실시간 최대점착력 측정시스템.
The method of claim 2,
The pressing part and the measuring axle are connected by a pair of pressing links,
The pressure applied from the pressing unit is provided to the measuring wheel through the pressing links.
제3항에 있어서,
상기 측정용 차축과 상기 가압 링크들은 베어링으로 연결되며,
상기 측정용 차륜은 상기 철도차량의 차륜이 구동됨에 따라 수동적으로 회전하는 것을 특징으로 하는 실시간 최대점착력 측정시스템.
The method of claim 3,
The measuring axle and the pressure links are connected by bearings,
The measuring wheel is a real-time maximum adhesive force measurement system, characterized in that the passive rotation as the wheel of the railway vehicle is driven.
제2항에 있어서,
상기 측정용 차륜이 회전함에 따라 발생되는 동력은 상기 동력 전달부를 통해 상기 발전 제동부로 제공되는 것을 특징으로 하는 실시간 최대점착력 측정시스템.
The method of claim 2,
The power generated as the measuring wheel rotates is provided to the power generation braking unit through the power transmission unit.
삭제delete 제5항에 있어서,
상기 구동 모터가 발생시키는 발전 제동력은, 사인(sine) 또는 코사인(cosine) 패턴, 삼각 톱니형 패턴, 사각 톱니형 패턴 중 어느 하나의 패턴으로 가변되는 것을 특징으로 하는 실시간 최대점착력 측정시스템.
The method of claim 5,
The power generation braking force generated by the drive motor is variable in any one of a sine or cosine pattern, a triangular sawtooth pattern, and a square sawtooth pattern.
제1항에 있어서, 상기 측정유닛은,
상기 철도차량의 차륜의 전단에 위치하는 것을 특징으로 하는 실시간 최대점착력 측정시스템.
The method of claim 1, wherein the measuring unit,
Real-time maximum adhesive force measurement system, characterized in that located at the front end of the wheel of the railway vehicle.
제1항에 있어서, 상기 가압부는,
유압 액츄에이터, 공압 액츄에이터, 전기기계식 액츄에이터, 전자석 액츄에이터 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 실시간 최대점착력 측정시스템.
The method of claim 1, wherein the pressing part,
A real-time maximum adhesive force measurement system, characterized in that it is any one of a hydraulic actuator, a pneumatic actuator, an electromechanical actuator, and an electromagnet actuator.
제1항에 있어서,
상기 측정용 차륜의 직경은 상기 철도차량의 차륜의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 실시간 최대점착력 측정시스템.
The method of claim 1,
A real-time maximum adhesive force measurement system, characterized in that the diameter of the measuring wheel is smaller than the diameter of the wheel of the railway vehicle.
제1항에 있어서, 상기 측정유닛은,
상기 가압부에서 인가하는 가압력, 상기 발전 제동부에서 발생시키는 발전 제동력, 상기 계측된 측정용 차륜의 회전수, 상기 측정용 차륜의 반경 및 측정용 차축의 관성 모멘트를 바탕으로, 상기 철도차량의 점착 계수를 도출하는 연산부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 최대점착력 측정시스템.
The method of claim 1, wherein the measuring unit,
The adhesion of the railway vehicle based on the pressing force applied by the pressing part, the power generation braking force generated by the power generation braking part, the measured rotation speed of the measuring wheel, the radius of the measuring wheel and the moment of inertia of the measuring axle. Real-time maximum adhesive force measurement system, characterized in that it further comprises a calculation unit for deriving the coefficient.
제11항에 있어서, 상기 철도차량의 점착 계수(μ)는,
하기 식으로 연산되며,
Figure 112019094995055-pat00026

여기서, R은 측정용 차륜의 반경, J는 측정용 차축의 관성모멘트, M은 측정용 차륜의 윤중,
Figure 112019094995055-pat00027
는 발전 제동부의 발전 제동력,
Figure 112019094995055-pat00028
은 철도차량의 저항인 것을 특징으로 하는 실시간 최대점착력 측정시스템.
The method of claim 11, wherein the adhesion coefficient (μ) of the railway vehicle is,
It is calculated by the following formula,
Figure 112019094995055-pat00026

Where R is the radius of the measuring wheel, J is the moment of inertia of the measuring axle, M is the wheel weight of the measuring wheel,
Figure 112019094995055-pat00027
Is the power generation braking force of the power generation brake unit,
Figure 112019094995055-pat00028
Real-time maximum adhesive force measurement system, characterized in that the resistance of the railroad vehicle.
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