KR102355265B1 - 축상고무스프링 형식 철도차량 윤중측정구조 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축상고무스프링 형식 철도차량 윤중측정구조 및 방법에 관한 것으로, 철도차량에 설치된 축상고무스프링에 작용하는 작용력을 측정하여 철도차량 주행 시 차륜에 작용하는 윤중을 측정할 수 있는 축상고무스프링 형식 철도차량 윤중측정구조 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 철도차량의 대차와 액슬박스의 사이에 설치되는 한 쌍의 축상고무스프링에 각각 구비되어 작용력을 측정하기 위한 감지부와, 상기 각 감지부에서 측정된 작용력을 신호처리하는 신호처리부와, 상기 신호처리부에서 처리된 작용력 신호로부터 윤중을 계산하여 윤중 변동 및 주행안전성을 판정 분석하는 신호분석부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

축상고무스프링 형식 철도차량 윤중측정구조 및 방법 {Axial rubber spring type wheel unloading measuring structure and method of railway vehicle}

본 발명은 축상고무스프링 형식 철도차량 윤중측정구조 및 방법에 관한 것으로, 철도차량에 설치된 축상고무스프링에 작용하는 작용력을 측정하여 철도차량 주행 시 차륜에 작용하는 윤중을 측정할 수 있는 축상고무스프링 형식 철도차량 윤중측정구조 및 방법에 관한 것이다.

철도차량의 차륜은 레일과 접촉하고 차량 수직방향 하중인 윤중이 작용하고 있으며, 차륜이 주행할 때 차륜에 작용하는 윤중은 고르게 작용하는 것이 중요하다.

만약, 윤중이 "0"이면 차륜은 레일에 접촉하지 않고 부상한 상태로 차륜이 레일에서 벗어나는 탈선을 초래할 수 있다.

따라서, 차량의 주행안전을 평가하는 인자 중의 하나인 윤중은 철도차량기술기준에 윤중에 대한 감소율 허용한도가 안전기준으로 적용되고 있으며, 차량의 안전을 평가할 때 윤중 측정이 필요하다.

기존의 윤중을 측정하는 방법은 도 1에 도시한 바와 같이 차륜에 홀을 가공하고 홀 안에 스트레인게이지를 취부하여 윤중을 측정하는 방법이 사용되고 있다.

즉, 차량 주행 중, 차륜에 윤중이 가해짐에 따라 스트레인게이지가 감지하는 스트레인 량을 윤중으로 환산하는 방법을 사용하고 있다.

하지만, 기존의 윤중 측정방법은 차륜에 홀을 가공하고 스트레인게이지를 취부하며, 취부된 윤중측정용 윤축으로 스트레인-윤중간의 관계를 교정하여야 하므로 많은 준비 시간과 공정이 소요되고, 홀이 수직방향으로 정렬할 때만 윤중 측정이 가능하므로 연속적인 데이터 획득이 어려운 문제가 있으며, 차륜이 회전체이므로 측정 스트레인신호를 데이터 저장장치나 신호처리 장치에 송신할 때 신호선이 꼬이므로 직접 선으로 연결할 수 없어 고가의 스립링을 사용하거나, 무선신호송신장치인 텔리메트리시스템을 사용하여야 하고, 시험 시 윤중 측정용 윤축을 시험차량 대차에 장착하여 시험한 후, 대차에서 윤중 측정용 윤축을 탈거하고 원래 윤축으로 원복해야하는 불편함이 있어 고가의 시험비용과 시험 준비 시간이 소요된다.

따라서, 상기와 같은 문제점 해결을 위하여 윤중을 용이하고 효율적으로 측정하기 위한 방법 개발이 시급한 상황이다.

등록특허 제10-1918095호

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 철도차량에 설치된 축상고무스프링에 작용하는 작용력을 측정하여 철도차량 주행 시 차륜에 작용하는 윤중을 측정할 수 있는 축상고무스프링 형식 철도차량 윤중측정구조 및 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 윤중을 실시간으로 측정, 분석함으로서 위험구간에서는 서행하는 등 안전 운행을 위한 정보로 활용하여 탈선사고를 예방할 수 있는 축상고무스프링 형식 철도차량 윤중측정구조 및 방법을 제공하는 것이다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은; 철도차량의 대차와 액슬박스의 사이에 설치되는 한 쌍의 축상고무스프링에 각각 구비되어 작용력을 측정하기 위한 감지부와, 상기 각 감지부에서 측정된 작용력을 신호처리하는 신호처리부와, 상기 신호처리부에서 처리된 작용력 신호로부터 윤중을 계산하여 윤중 변동 및 주행안전성을 판정 분석하는 신호분석부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 감지부는 링 형상으로 형성되어 상기 축상고무스프링에 구비되며, 사면에 평면이 형성된 샤프트와, 상기 샤프트의 각 평면에 하방으로 돌출 형성되는 돌기와, 상기 돌기에 접촉하도록 구비되는 링라이너와, 상기 샤프트의 각 평면에 구비되는 감지부재와, 상기 감지부재의 외측을 커버하도록 상기 샤프트에 결합되는 커버부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 감지부재에는 신호케이블이 연결되고, 상기 신호케이블은 축상고무스프링에 일측에 구비되어 상기 신호처리부가 연결되는 커넥터로 연결되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 감지부재는 스트레인게이지로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 축상고무스프링의 감지부에서 감지된 작용력의 합이 차륜 당 작용하는 윤중인 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 신호분석부의 진단 결과에 따라 차륜의 윤중감소율 및 주행안전성 여부를 표시하는 상태표시부가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

한편, 축상고무스프링 형식 철도차량 윤중측정구조를 이용한 축상고무스프링 형식 철도차량 윤중측정방법에 있어서, 상기 축상고무스프링에 구비되는 감지부로부터 측정된 축상고무스프링의 작용력값을 신호처리부로 전송하는 측정단계; 상기 측정단계에서 전송된 축상고무스프링의 작용력값으로부터 차륜 당 작용하는 윤중 값을 추출하는 추출단계; 상기 추출단계에서 추출된 윤중 값을 윤중감소율의 허용기준과 비교하여 철도차량의 주행안전성을 분석하는 분석단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 분석단계 이후 주행안정성 분석결과를 상태표시부에 출력하도록 하는 상태표시단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 추출단계에서는 차륜에 설치된 한 쌍의 축상고무스프링의 작용력값을 합하여 차륜의 윤중 값을 추출하는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 철도차량에 설치된 축상고무스프링에 작용하는 작용력을 측정하여 철도차량 주행 시 차륜에 작용하는 윤중을 측정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 윤중을 실시간으로 측정, 분석함으로서 위험구간에서는 서행하는 등 안전 운행을 위한 정보로 활용하여 탈선사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 윤중 측정 구조를 도시한 도면.
도 2는 철도차량에 축상고무스프링 형식의 축상조립체 구조를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 축상고무스프링 형식 철도차량 윤중측정구조를 도시한 분리사시도.
도 4는 본 발명에 따른 축상고무스프링 형식 철도차량 윤중측정구조의 일부를 절개한 상태를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 축상고무스프링 형식 철도차량 윤중측정구조의 작동관계를 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 축상고무스프링 형식 철도차량 윤중측정구조의 다른 실시 예를 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 축상고무스프링 형식 철도차량 윤중측정방법을 도시한 블럭도.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 더욱 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 그리고, 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 한정되지 않음을 이해하여야한다.

도 3은 본 발명에 따른 축상고무스프링 형식 철도차량 윤중측정구조를 도시한 분리사시이고, 도 4는 본 발명에 따른 축상고무스프링 형식 철도차량 윤중측정구조의 일부를 절개한 상태를 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 축상고무스프링 형식 철도차량 윤중측정구조의 작동관계를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 축상고무스프링 형식 철도차량 윤중측정구조의 다른 실시 예를 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 축상고무스프링 형식 철도차량 윤중측정방법을 도시한 블럭도이다.

본 발명은 철도차량에 설치된 축상고무스프링에 작용하는 작용력을 측정하여 철도차량 주행 시 차륜에 작용하는 윤중을 측정할 수 있는 축상고무스프링 형식 철도차량 윤중측정구조 및 방법에 관한 것으로, 축상고무스프링 형식 철도차량 윤중측정구조(100)의 구성은 도 3 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 크게 철도차량의 대차(10)와 액슬박스(20)의 사이에 설치되는 한 쌍의 축상고무스프링(50)에 작용력을 측정하기 위해 각각 구비되는 감지부(110)와, 상기 감지부(110)에서 측정된 작용력을 신호처리하는 신호처리부(120)와, 상기 신호처리부(120)에서 처리된 작용력으로부터 윤중을 계산하여 철도차량의 주행안전성을 분석하는 신호분석부(130)를 포함한다.

보다 상세히 설명하면, 상기 축상고무스프링(50)은 철도차량의 대차(10)의 차륜(30)이 설치되는 차축의 단부에 액슬박스(20) 좌우에 한 쌍이 설치되어 대차(10)의 하중을 지지하며, 차륜(30)의 전후방향 운동을 제한하고, 차륜(30)으로부터 대차(10)로 전달되는 진동감쇠 기능을 수행하는 것으로, 이러한 구성은 공지의 기술이므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이러한 축상고무스프링(50)의 작용력으로부터 차륜(30)의 윤중을 측정하기 위해, 상기 축상고무스프링(50)에 감지부(110)가 구비된다.

이때, 상기 감지부(110)는 링 형상으로 형성되어 상기 축상고무스프링(50)에 구비되며, 사면에 평면(112a)이 형성된 샤프트(112)가 구비된다.

이때, 상기 평면(112a)은 샤프트(112)의 둘레에 90도 각도로 사면에 형성된다.

또한, 상기 샤프트(112)의 각 평면(112a)에 상하로 돌출 형성되는 직사각형 모양의 돌기(114)가 형성되고, 상기 돌기(114)에 접촉하도록 링라이너(116)가 구비된다.

여기서, 상기 링라이너(116)는 액슬박스(20)에 지지되도록 설치되어 액슬박스(20)로부터 작용되는 수직방향 작용력이 각 돌기(114)에 집중적으로 전달되도록 하는 역할을 하는 것이다.

아울러, 도 6에 도시한 바와 같이, 샤프트(112') 및 링라이너(116')는 2개 이상의 유닛으로 분할 형성되어 축상고무스프링(50)을 완전 탈거하지 않아도 설치나 교체가 용이하도록 구성할 수도 있다.

또한, 상기 평면(112a)에는 이러한 작용력을 감지하는 스트레인게이지 등의 감지부재(118)가 구비되어 작용력을 측정하게 된다.

그리고, 상기 샤프트(112)에는 상기 감지부재(118)를 보호하기 위해 감지부재(118)의 외측을 커버하도록 커버부재(119)가 볼트 등의 고정수단에 의해 설치된다.

한편, 상기 감지부재(118)는 상기 축상고무스프링(50)의 내측에 구비되는 신호케이블(117)이 연결되고, 상기 신호케이블(117)은 축상고무스프링(50)의 일측에 구비되어 상기 신호처리부(120)와 연결되는 커넥터(117a)로 연결된다.

그래서, 감지부재(118)로부터 측정된 축상고무스프링(50)의 작용력을 신호처리부(120)에 전달되게 된다.

이때, 상기 커넥터(117a)는 축상고무스프링(50)의 외부로 노출되어 신호처리부(120)와의 연결 시 축상고무스프링(50)을 탈거하지 않고도 용이하게 연결을 수행할 수 있도록 구성된다.

또한, 상기 신호처리부(120)는 축상고무스프링(50)의 작용력 측정값을 증폭 및 신호처리하여 신호분석부(130)로 전송하고, 상기 신호분석부(130)는 전송받은 축상고무스프링(50)의 작용력 측정값으로부터 각 차륜별로 작용하는 윤중값을 추출하게 된다.

이때, 상기 신호분석부(130)는 대차(10)와 액슬박스(20)의 사이에 설치되는 한 쌍의 축상고무스프링(50)에 작용한 작용력 측정값의 합을 차륜(30) 당 작용하는 윤중으로 분석한다.

그래서, 상기 신호분석부(130)는 정적인 상태의 윤중과 주행 중 윤중을 비교하여 주행 중 윤중 변동을 분석하게 되고, 주행 중 윤중감소율을 철도차량기술기준의 윤중감소율 분석방법에 따라 분석하여 윤중 감소 허용범위와 비교함으로써 철도차량의 주행안전성을 판정하게 된다.

여기서, 상기 신호분석부(130)에 의해 판정된 결과를 철도차량을 통제하는 시스템으로 전송하여 운전자나 관제센터 등에 안내할 수 있도록 상태표시부(140)가 더 구비될 수 있으며, 상태표시부(140)에 출력되는 정보를 이용하여 윤중감소율이 윤중 감소 허용범위에 포함되지 않고 위험구간에 있을 때는 철도차량이 서행할 수 있도록 하는 등 철도차량의 주행상태 정보나 안전운행을 위한 정보로 활용되게 된다.

상기와 같은 구성에 의한 축상고무스프링 형식 철도차량 윤중측정구조(100)를 이용한 축상고무스프링 형식 철도차량 윤중측정방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 대차(10)와 액슬박스(20)의 사이에 구비되는 한 쌍의 축상고무스프링(50)에 설치되는 감지부(110)로부터 측정된 축상고무스프링(50)의 작용값을 실시간으로 상기 신호처리부(120)로 전송하는 측정단계(S10)가 이루어진다.

다음, 상기 측정단계(S10)에서 전송된 측정값으로부터 차륜(30) 당 작용하는 윤중 값을 계산하는 추출단계(S20)가 이루어진다.

이때, 상기 각 축상고무스프링(50)에 구비된 감지부(110)로부터 측정된 축상고무스프링(50)의 두개의 작용력 값을 합하여 차륜(30) 당 작용하는 윤중 값으로 계산하게 된다.

다음, 상기 추출단계(S20)에서 추출된 차륜(30)의 윤중을 철도차량기술기준의 윤중 감소율 분석방법에 따라 분석하며 윤중 감소 허용기준과 비교하여 철도차량의 주행안전성을 분석하는 분석단계(S30)가 이루어진다.

다음, 상기 분석단계(S30)에서 윤중감소율 분석결과를 상기 상태표시부(160)에 출력하도록 하는 상태표시단계(S40)로 이루어진다.

따라서, 본 발명에 따른 축상고무스프링 형식 철도차량 윤중측정구조(100) 및 방법에 의하면, 철도차량에 설치된 축상고무스프링(50)에 작용하는 작용력을 측정하여 철도차량 주행 시 차륜(30)에 작용하는 윤중을 측정할 수 있고, 윤중을 실시간으로 측정, 분석함으로서 위험구간에서는 서행하는 등 안전 운행을 위한 정보로 활용하여 탈선사고를 예방할 수 있는 장점을 갖는다.

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 다양하게 변형 실시가 가능한 것이다.

본 발명은 축상고무스프링 형식 철도차량 윤중측정구조 및 방법에 관한 것으로, 철도차량에 설치된 축상고무스프링에 작용하는 작용력을 측정하여 철도차량 주행 시 차륜에 작용하는 윤중을 측정할 수 있는 축상고무스프링 형식 철도차량 윤중측정구조 및 방법에 관한 것이다.

10: 대차 20: 액슬박스
30: 차륜 50: 축상고무스프링
100: 축상고무스프링 형식 철도차량 윤중측정구조
110: 감지부 112: 샤프트
112a: 평면 114: 돌기
116: 링라이너 117: 신호케이블
117a: 커넥터 118: 감지부재
119: 커버부재 120: 신호처리부
130: 신호분석부 140: 상태표시부

Claims (9)

1. 철도차량의 대차와 액슬박스의 사이에 설치되는 한 쌍의 축상고무스프링에 각각 구비되어 작용력을 측정하기 위한 감지부; 상기 각 감지부에서 측정된 작용력을 신호처리하는 신호처리부; 상기 신호처리부에서 처리된 작용력 신호로부터 윤중을 계산하여 윤중 변동 및 주행안전성을 판정 분석하는 신호분석부; 및 상기 신호분석부의 진단 결과에 따라 차륜의 윤중감소율 및 주행안전성 여부를 표시하는 상태표시부를 포함하되,
   상기 감지부는 링 형상으로 형성되어 상기 축상고무스프링에 구비되며, 둘레에 90도 각도로 사면에 평면이 형성된 샤프트와,
   상기 샤프트의 각 평면에 구비되는 스트레인게이지로 이루어지는 감지부재와,
   상기 샤프트의 각 평면에 상하로 돌출 형성되는 돌기와,
   상기 액슬박스에 지지되며, 상기 돌기에 접촉되도록 설치되어 액슬박스로부터 작용되는 수직방향 작용력이 각 돌기에 집중적으로 전달되도록 하는 링라이너와,
   상기 감지부재의 외측을 커버하도록 상기 샤프트에 결합되는 커버부재를 포함하며,
   상기 감지부재에는 신호케이블이 연결되고,
   상기 신호케이블은 축상고무스프링에 일측에 구비되어 상기 신호처리부가 연결되는 커넥터로 연결되고,
   상기 각 축상고무스프링의 감지부에서 감지된 작용력의 합이 차륜 당 작용하는 윤중인 것을 특징으로 하는 축상고무스프링 형식 철도차량 윤중측정구조.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 청구항 제 1항의 축상고무스프링 형식 철도차량 윤중측정구조를 이용한 축상고무스프링 형식 철도차량 윤중측정방법에 있어서,
   상기 축상고무스프링에 구비되는 감지부로부터 측정된 축상고무스프링의 작용력값을 신호처리부로 전송하는 측정단계;
   상기 측정단계에서 전송된 축상고무스프링의 작용력값으로부터 차륜 당 작용하는 윤중 값을 추출하는 추출단계;
   상기 추출단계에서 추출된 윤중 값을 윤중감소율의 허용기준과 비교하여 철도차량의 주행안전성을 분석하는 분석단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 축상고무스프링 형식 철도차량 윤중측정방법.
   
8. 제 7항에 있어서,
   상기 분석단계 이후 주행안정성 분석결과를 상태표시부에 출력하도록 하는 상태표시단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 축상고무스프링 형식 철도차량 윤중측정방법.
   
9. 제 7항에 있어서,
   상기 추출단계에서는 차륜에 설치된 한 쌍의 축상고무스프링의 작용력값을 합하여 차륜의 윤중 값을 추출하는 것을 특징으로 하는 축상고무스프링 형식 철도차량 윤중측정방법.
   

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