KR102294784B1 - 제동 작용 장치의 점검상태 예측 방법 - Google Patents

제동 작용 장치의 점검상태 예측 방법 Download PDF

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Abstract

제동 속도와 시간 정보를 이용하여 제동 작용 장치의 성능 상태를 예측하는 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 제동 작용 장치의 점검상태 예측 방법은, 원격검수모듈이 철도 차량의 속도 데이터 중 감속 구간에 대한 속도 데이터를 분리하는 단계; 분리된 감속 구간에 대한 속도 데이터를 유지보수 예측 서버에 저장하는 단계; 및 유지보수 예측 서버가 감속 구간에 대한 속도 데이터를 기반으로 철도 차량의 제동 작용 장치의 점검상태 예측 결과를 결정하는 단계;를 포함한다. 이에 의해, 제동 작용 장치에 장착한 원격검수모듈을 통해 수집된 데이터를 이용해 제동 성능의 상태를 모니터링하고, 제동 성능의 상태 정보의 변화값을 이용해 현재 성능의 정도와 예상되는 점검 및 교체 시기를 예측할 수 있어, 높은 신뢰성의 제동 성능 유지 관리가 가능하며, 기존의 사람에 의한 육안 확인 등의 활동을 줄여 인건비 절감의 효과를 가질 수 있다.

Description

제동 작용 장치의 점검상태 예측 방법{Method of predicting inspection status of braking device}
본 발명은 제동 작용 장치의 유지 보수 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제동 속도와 시간 정보를 이용하여 제동 작용 장치의 성능 상태를 예측하는 방법에 관한 것이다.
종래에는 철도 차량의 제동 작용 장치의 성능 상태를 확인하기 위해, 육안으로 제동 패드를 확인하였다.
하지만 육안으로 제동 패드를 확인하는 방법은 시력이나 환경에 의해 그 정보가 부정확할 가능성이 있고, 실제 성능에 어떤 영향을 미치는지 확인하지 못하는 문제가 있으며, 육안을 통한 제동 패드의 마모 정도와 사용 시간만을 근거로 교체하게 됨에 따라, 비용적으로 최적화된 교체가 어렵고 효과적인 운영이 어럽다는 문제점이 존재한다.
따라서, 철도 차량의 제동 작용 장치의 성능 상태를 육안으로 확인하지 않고도, 쉽고 편리하게 확인할 수 있는 방안의 모색이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 제동 작용 장치에 장착한 원격검수모듈을 통해 수집된 데이터를 이용해 제동 성능의 상태를 모니터링하고, 제동 성능의 상태 정보의 변화값을 이용해 현재 성능의 정도와 예상되는 점검 및 교체 시기를 예측할 수 있는 점검상태 예측 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 제동 작용 장치의 점검상태 예측 방법은, 원격검수모듈이 철도 차량의 속도 데이터 중 감속 구간에 대한 속도 데이터를 분리하는 단계; 분리된 감속 구간에 대한 속도 데이터를 유지보수 예측 서버에 저장하는 단계; 및 유지보수 예측 서버가 감속 구간에 대한 속도 데이터를 기반으로 철도 차량의 제동 작용 장치의 점검상태 예측 결과를 결정하는 단계;를 포함한다.
그리고 저장하는 단계는, 제동 작용 장치별로 감속 기울기에 대한 정보를 구분하기 위해, 감속 구간에 대한 속도 데이터를 제동 작용 장치별로 구분하여 저장할 수 있다.
또한, 저장하는 단계는, 역사 간 거리에 따라 달라지는 감속 구간의 길이를 구분하기 위해, 속도 데이터를 역사 간 구간별로 구분하여 저장할 수 있다.
그리고 감속 구간에 대한 속도 데이터는, 감속 구간의 속도(y) 및 시간(x)을 이용하는 하기의 함수가 추정되며, y = ax + b, 이때, a는 감속의 정도를 나타내는 감속 기울기에 대한 정보이며, b는 철도 차량의 정속 주행시 속도일 수 있다.
또한, 결정하는 단계는, 감속 기울기에 대한 정보를 기반으로, 단위 시간별 기울기 값의 절대값을 산출하여 저장하고, 저장된 절대값을 기설정된 기준값에 따라 철도 차량의 제동 작용 장치의 점검상태 예측 결과를 결정할 수 있다.
그리고 점검상태 예측 결과는, 저장된 절대값이 기설정된 제1 기준값(v1)보다 크면 정상 상태이며, 저장된 절대값이 제1 기준값보다 작은 제2 기준값(v2)보다 작으면 점검 준비 안내 상태이고, 저장된 절대값이 제2 기준값보다 작은 제3 기준값(v3)보다 작으면 교체 제안 안내 상태일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른, 제동 작용 장치의 점검상태 예측 방법은, 결정된 점검상태 예측 결과가 점검 준비 안내 상태 또는 교체 제안 안내 상태인 경우, 관리자 단말로 점검상태 예측 결과에 대한 정보가 포함된 메시지를 전달하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 제동 작용 장치의 점검상태 예측 시스템은 철도 차량의 속도 데이터 중 감속 구간에 대한 속도 데이터를 분리하여, 유지보수 예측 서버에 저장하는 원격검수모듈; 및 감속 구간에 대한 속도 데이터를 기반으로 철도 차량의 제동 작용 장치의 점검상태 예측 결과를 결정하는 유지보수 예측 서버;를 포함한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 제동 작용 장치에 장착한 원격검수모듈을 통해 수집된 데이터를 이용해 제동 성능의 상태를 모니터링하고, 제동 성능의 상태 정보의 변화값을 이용해 현재 성능의 정도와 예상되는 점검 및 교체 시기를 예측할 수 있어, 높은 신뢰성의 제동 성능 유지 관리가 가능하며, 기존의 사람에 의한 육안 확인 등의 활동을 줄여 인건비 절감의 효과를 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제동 작용 장치의 점검상태 예측 시스템의 설명에 제공된 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제동 작용 장치의 점검상태 예측 방법의 설명에 제공된 흐름도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제동 작용 장치의 점검상태 예측 방법의 설명에 제공된 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제동 작용 장치의 점검상태 예측 방법에 이용되는 상관계수의 설명에 제공된 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시간에 따라 변하는 속도 패턴의 설명에 제공된 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 분석을 통한 관리 통지 구조의 설명에 제공된 도면, 그리고
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유지보수 예측 서버 구성의 설명에 제공된 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제동 작용 장치의 점검상태 예측 시스템의 설명에 제공된 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제동 작용 장치의 점검상태 예측 시스템은, 제동 작용 장치에 장착한 원격검수모듈(300)을 통해 수집된 데이터를 이용해 제동 성능의 상태를 모니터링하고, 제동 성능의 상태 정보의 변화값을 이용해 현재 성능의 정도와 예상되는 점검 및 교체 시기를 예측할 수 있다.
이를 위해, 본 실시예에 따른 제동 작용 장치의 점검상태 예측 시스템은, 제동종합밸브(100), ECU(200), 원격검수모듈(300) 및 유지보수 예측 서버(400)로 구성될 수 있다.
제동종합밸브(100)는 철도 차량의 제동 작용을 위해 설치될 수 있다.
구체적으로, 제동종합밸브(100)는 공기압을 이용하여, 철도 차량의 제동 작용을 수행할 수 있다.
ECU(200)는 제동종합밸브(100)를 제어하고, 별도로 마련되는 중앙의 TCMS(Train Control Management System)로부터 제동 명령을 전달 받게 된다.
ECU(200)는 PWM(Pulse Width Modulation) 등의 방식으로 제동종합밸브(100)를 ON/OFF 혹은 비례 제어를 수행할 수 있다.
원격검수모듈(300)은 ECU(200)로부터 속도 데이터와 같은 제동 작용 장치 관련 상태 정보를 전달 받으며, 무선 통신 모듈이 구비되어, 상대적으로 비휘발성 메모리 공간이 부족한 ECU(200)로부터 수신되는 속도 데이터와 같은 제동 작용 장치 관련 상태 정보를 서버로 전달하는 역할을 수행할 수 있다.
또한, 원격검수모듈(300)은 수신되는 철도 차량의 속도 데이터 중 감속 구간에 대한 속도 데이터를 분리하여, 유지보수 예측 서버(400)에 저장하도록 할 수 있다.
구체적으로 예를 들면, 원격검수모듈(300)은 이더넷과 같은 모듈로 ECU(200)와 연결되어, 철도 차량의 속도 데이터를 전달 받는데, 제동 작용 장치별로 감속 기울기에 대한 정보를 구분하기 위해, 감속 구간에 대한 속도 데이터를 제동 작용 장치별로 구분하여 저장할 수 있다.
또한, 다른 예를 들면, 원격검수모듈(300)은 역사 간 거리에 따라 달라지는 감속 구간의 길이를 구분하기 위해, 속도 데이터를 역사 간 구간별로 구분하여 저장할 수 있다.
예를 들어 역사 A, B, C, D, E 5개의 역사가 있다면, 원격검수모듈(300)은 A-B, B-C, C-D, D-E 구간별 데이터를 분리시켜 유지보수 예측 서버(400)에 개별적으로 저장하도록 할 수 있다.
유지보수 예측 서버(400)는, 감속 구간에 대한 속도 데이터를 기반으로 철도 차량의 제동 작용 장치의 점검상태 예측 결과를 결정할 수 있다.
도 2 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제동 작용 장치의 점검상태 예측 방법의 설명에 제공된 도면이다. 그리고 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제동 작용 장치의 점검상태 예측 방법에 이용되는 상관계수의 설명에 제공된 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시간에 따라 변하는 속도 패턴의 설명에 제공된 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 분석을 통한 관리 통지 구조의 설명에 제공된 도면이다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제동 작용 장치의 점검상태 예측 방법은 원격검수모듈(300)이 철도 차량의 속도 데이터 중 감속 구간에 대한 속도 데이터를 분리하고(S210), 분리된 감속 구간에 대한 속도 데이터를 유지보수 예측 서버(400)에 저장(삽입)하며(S220), 유지보수 예측 서버(400)가 감속 구간에 대한 속도 데이터를 기반으로 철도 차량의 제동 작용 장치의 점검상태 예측 결과를 결정하고(S230), 결정된 점검상태 예측 결과가 점검 준비 안내 상태 또는 교체 제안 안내 상태인 경우, 관리자 단말로 점검상태 예측 결과에 대한 정보가 포함된 메시지(알림 메시지)를 전달할 수 있다(S240).
구체적으로, 원격검수모듈(300)은 ECU(200)로부터 수신되는 철도 차량의 속도 데이터 중 가속 구간 및 정속 구간에 대한 속도 데이터와 감속 구간에 대한 속도 데이터를 분리하여, 감속 구간에 대한 속도 데이터를 유지보수 예측 서버(400)에 저장하도록 할 수 있다.
유지보수 예측 서버(400)에 저장되는 하나의 제동 작용 장치의 역사별 감속 구간 속도 데이터들은 오랜 시간 저장되어 축적되며, 이러한 데이터들은 감속 구간의 속도와 시간을 이용해 y = ax + b 함수로 추정될 수 있다.
이때, x는 시간이고 y는 속도이다. 감속 구간이므로 a값은 음수가 될 것이고, 그 기울기는 감속의 정도를 의미한다.
또한, b는 정속 주행했을 때의 속도로서 데이터의 속도 중 최고 속도가 될 것이다. 그리고 차량이 완전히 멈추는 시간은 (- b / a) 가 될 것이다.
유지보수 예측 서버(400)는, 도 4에 예시된 바와 같이 이러한 시간별 속도 데이터의 상관 계수를 이용해 선형적 관계를 분석할 수 있다.
또한, 유지보수 예측 서버(400)는, 감속 기울기에 대한 정보를 기반으로, 단위 시간별 기울기 값의 절대값을 산출하여 저장하고, 저장된 절대값을 기설정된 기준값에 따라 철도 차량의 제동 작용 장치의 점검상태 예측 결과를 결정할 수 있다. 이때, 기설정된 기준값은 제1 기준값(v1)이 가장 크고, 제3 기준값(v3)이 가장 작게 설정된다(v1 > v2 > v3).
구체적으로 예를 들면, 유지보수 예측 서버(400)는, 저장된 절대값이 기설정된 제1 기준값(v1)보다 크면 '정상' 상태라고 예측 결과를 결정하고, 저장된 절대값이 제1 기준값보다 작은 제2 기준값(v2)보다 작으면 '점검 준비 안내' 상태라고 예측 결과를 결정하며, 저장된 절대값이 제2 기준값보다 작은 제3 기준값(v3)보다 작으면 '교체 제안 안내' 상태라고 예측 결과를 결정할 수 있다.
그리고 유지보수 예측 서버(400)는, '점검 준비 안내' 상태 또는 '교체 제안 안내' 상태로 예측 결과가 결정되면, 기등록된 관리자 단말에 문자/SNS 메시지나 메일 등으로 점검 준비 대상 정보 또는 교체 대상 정보를 전달할 수 있다.
여기서 관리자 단말은, 관리자의 스마트폰, 테블릿 PC, 노트북, 퍼스널 컴퓨터 등의 단말을 의미한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유지보수 예측 서버(400) 구성의 설명에 제공된 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유지보수 예측 서버(400)는 감속 구간에 대한 속도 데이터를 기반으로 철도 차량의 제동 작용 장치의 점검상태 예측 결과를 결정하기 위해, 통신부, 프로세서 및 저장부를 포함한다.
통신부(410)는, 원격검수모듈(300)과 연결되어, 철도 차량의 감속 구간에 대한 속도 데이터를 수신할 수 있다.
또한, 통신부(410)는, 관리자 단말과 연결되어, '점검 준비 안내' 상태 또는 '교체 제안 안내' 상태로 예측 결과가 결정되면, 기등록된 관리자 단말에 문자/SNS 메시지나 메일 등으로 점검 준비 대상 정보 또는 교체 대상 정보를 전달할 수 있다.
프로세서(420)는 감속 구간에 대한 속도 데이터를 기반으로 철도 차량의 제동 작용 장치의 점검상태 예측 결과를 결정할 수 있다.
저장부(430)는, 프로세서(420)가 동작함에 있어 필요한 저장 공간을 제공하는 저장매체이다.
이를 통해, 원격검수모듈(300)을 통해 수집된 데이터를 이용해 제동 성능의 상태를 모니터링하고, 제동 성능의 상태 정보의 변화값을 이용해 현재 성능의 정도와 예상되는 점검 및 교체 시기를 예측할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 장치와 방법의 기능을 수행하게 하는 컴퓨터 프로그램을 수록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 기술적 사상은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 형태로 구현될 수도 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의해 읽을 수 있고 데이터를 저장할 수 있는 어떤 데이터 저장 장치이더라도 가능하다. 예를 들어, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광디스크, 하드 디스크 드라이브, 등이 될 수 있음은 물론이다. 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 또는 프로그램은 컴퓨터간에 연결된 네트워크를 통해 전송될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
100 : 제동종합밸브
200 : ECU(Electronic Control Unit)
300 : 원격검수모듈
400 : 유지보수 예측 서버
410 : 통신부
420 : 프로세서
430 : 저장부

Claims (8)

  1. 원격검수모듈이 철도 차량의 속도 데이터 중 감속 구간에 대한 속도 데이터를 분리하는 단계;
    분리된 감속 구간에 대한 속도 데이터를 유지보수 예측 서버에 저장하는 단계; 및
    유지보수 예측 서버가 감속 구간에 대한 속도 데이터를 기반으로 철도 차량의 제동 작용 장치의 점검상태 예측 결과를 결정하는 단계;를 포함하고,
    저장하는 단계는,
    제동 작용 장치별로 감속 기울기에 대한 정보를 구분하기 위해 감속 구간에 대한 속도 데이터를 제동 작용 장치별로 구분하여 저장하거나 또는 역사 간 거리에 따라 달라지는 감속 구간의 길이를 구분하기 위해 속도 데이터를 역사 간 구간별로 구분하여 저장하며,
    감속 구간에 대한 속도 데이터는,
    감속 구간의 속도(y) 및 시간(x)을 이용하는 하기의 함수가 추정되며,
    y = ax + b
    a는 감속의 정도를 나타내는 감속 기울기에 대한 정보이며,
    b는 철도 차량의 정속 주행시 속도이며,
    차량이 완전히 멈추는 시간은 (-b/a)이고,
    결정하는 단계는,
    감속 기울기에 대한 정보를 기반으로, 단위 시간별 기울기 값의 절대값을 산출하여 저장하고,
    저장된 절대값을 기설정된 기준값에 따라 철도 차량의 제동 작용 장치의 점검상태 예측 결과를 결정하고,
    점검상태 예측 결과는,
    저장된 절대값이 기설정된 제1 기준값(v1)보다 크면 정상 상태이며,
    저장된 절대값이 제1 기준값보다 작은 제2 기준값(v2)보다 작으면 점검 준비 안내 상태이고,
    저장된 절대값이 제2 기준값보다 작은 제3 기준값(v3)보다 작으면 교체 제안 안내 상태이며;
    결정된 점검상태 예측 결과가 점검 준비 안내 상태 또는 교체 제안 안내 상태인 경우, 관리자 단말로 점검상태 예측 결과에 대한 정보가 포함된 메시지를 전달하는 단계를 더 포함하고,
    전달하는 단계는,
    유지보수 예측 서버에 의해 결정된 예측 결과가, 점검 준비 안내 상태 또는 교체 제안 안내 상태이면, 유지보수 예측 서버가, 기등록된 관리자 단말에 문자/SNS 메시지 또는 메일로 점검 준비 대상 정보 또는 교체 대상 정보를 전달하는 것을 특징으로 하는 제동 작용 장치의 점검상태 예측 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 철도 차량의 속도 데이터 중 감속 구간에 대한 속도 데이터를 분리하여, 유지보수 예측 서버에 저장하는 원격검수모듈; 및
    감속 구간에 대한 속도 데이터를 기반으로 철도 차량의 제동 작용 장치의 점검상태 예측 결과를 결정하는 유지보수 예측 서버;를 포함하고,
    원격검수모듈은,
    제동 작용 장치별로 감속 기울기에 대한 정보를 구분하기 위해 감속 구간에 대한 속도 데이터를 제동 작용 장치별로 구분하여 유지보수 예측 서버에 저장하거나 또는 역사 간 거리에 따라 달라지는 감속 구간의 길이를 구분하기 위해 속도 데이터를 역사 간 구간별로 구분하여 유지보수 예측 서버에 저장하며,
    감속 구간에 대한 속도 데이터는,
    감속 구간의 속도(y) 및 시간(x)을 이용하는 하기의 함수가 추정되며,
    y = ax + b
    a는 감속의 정도를 나타내는 감속 기울기에 대한 정보이며,
    b는 철도 차량의 정속 주행시 속도이며,
    차량이 완전히 멈추는 시간은 (-b/a)이고,
    유지보수 예측 서버는,
    감속 기울기에 대한 정보를 기반으로, 단위 시간별 기울기 값의 절대값을 산출하여 저장하고,
    저장된 절대값을 기설정된 기준값에 따라 철도 차량의 제동 작용 장치의 점검상태 예측 결과를 결정하고,
    점검상태 예측 결과는,
    저장된 절대값이 기설정된 제1 기준값(v1)보다 크면 정상 상태이며,
    저장된 절대값이 제1 기준값보다 작은 제2 기준값(v2)보다 작으면 점검 준비 안내 상태이고,
    저장된 절대값이 제2 기준값보다 작은 제3 기준값(v3)보다 작으면 교체 제안 안내 상태이며,
    유지보수 예측 서버는,
    결정된 점검상태 예측 결과가 점검 준비 안내 상태 또는 교체 제안 안내 상태인 경우, 관리자 단말로 점검상태 예측 결과에 대한 정보가 포함된 메시지를 전달하고,
    유지보수 예측 서버는,
    결정된 예측 결과가, 점검 준비 안내 상태 또는 교체 제안 안내 상태이면, 기등록된 관리자 단말에 문자/SNS 메시지 또는 메일로 점검 준비 대상 정보 또는 교체 대상 정보를 전달하는 것을 특징으로 하는 제동 작용 장치의 점검상태 예측 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012039738A (ja) * 2010-08-06 2012-02-23 Hitachi Ltd 自動列車運転装置
JP6530985B2 (ja) * 2015-07-07 2019-06-12 株式会社日立製作所 自動列車運転装置

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