KR102505066B1 - System and method for diagnosing abnormalities of reducer for railway vehicles using temperature measurement - Google Patents
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Abstract
본 발명은 온도측정을 이용한 철도차량용 감속기의 이상 진단 시스템 및 방법에 관한 것으로, 철도차량 견인 전동기의 부하 및 감속기의 베어링 온도를 참고하여 철도차량의 감속기의 상태를 주행 중에 확인 할 수 있어 철도차량의 주행 안정성을 확보할 수 있음은 물론 감속기의 고장 발생 전에 이상 여부를 운전자나 차량관리자가 인지 또는 확인할 수 있어 유지보수 비용 역시 절감할 수 있는 온도측정을 이용한 철도차량용 감속기의 이상 진단 시스템 및 방법을 제공한다. The present invention relates to a system and method for diagnosing an abnormality of a speed reducer for a railway vehicle using temperature measurement, and it is possible to check the state of a speed reducer of a railway vehicle while driving by referring to the load of a traction motor of a railway vehicle and the bearing temperature of the reducer. Provides a system and method for diagnosing an abnormality in a reducer for a railway vehicle using temperature measurement that can secure driving stability and reduce maintenance costs as the driver or vehicle manager can recognize or check whether there is an abnormality before the gearbox malfunctions do.
Description
본 발명은 온도측정을 이용한 철도차량용 감속기의 이상 진단 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 철도차량의 주행 중 철도차량의 동력차에 설치된 감속기 베어링의 온도를 측정하여 감속기 이상 여부를 진단하여 이상시 감속기를 미리 유지보수 할 수 있도록 정보를 운전자나 차량관리자에게 제공하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for diagnosing an abnormality of a speed reducer for a railway vehicle using temperature measurement, and more particularly, by measuring the temperature of a speed reducer bearing installed in a power car of a railway vehicle while the railway vehicle is running to diagnose abnormalities in the reducer. It relates to a system and method for providing information to a driver or vehicle manager so that the reducer can be maintained in advance.
일반적으로, 철도차량의 동력차는 견인 전동기로 부터 동력을 차륜으로 전달하여 견인 또는 제동을 하게 된다. In general, a power car of a railway vehicle transfers power from a traction motor to wheels to perform traction or braking.
여기서, 전동기의 출력은 속도가 높고 토크가 낮은 특성을 갖고 있어 감속기를 사용하여 속도를 낮추고 토크를 높여 차륜으로 동력을 전달한다. 이러한 전동차의 동력차에는 4개의 감속기가 설치되며, 예를 들어 10량 1편성으로 운행하는 경우 20개의 감속기가 설치된다. 감속기와 관련된 선행기술로는 등록특허 제10-1614905호, 등록특허 제10-1497816호 등이 제안된 바 있다.Here, since the output of the motor has characteristics of high speed and low torque, a speed reducer is used to lower the speed and increase the torque to transmit power to the wheels. Four reducers are installed in the power car of such an electric train, and for example, 20 reducers are installed when running in one formation of 10 cars. As prior art related to the reducer, Registration Patent No. 10-1614905 and Registration Patent No. 10-1497816 have been proposed.
한편, 감속기는 추진/제동 에너지를 전달하기 때문에 고장시 견인/제동이 되지 않아 후속 운행이 어려울 뿐 아니라 차축에 설치되기 때문에 고장시 많은 시간과 비용이 소요되게 된다. On the other hand, since the reducer transmits propulsion/braking energy, subsequent operation is difficult because it does not traction/brake in the event of a failure, and since it is installed on an axle, it takes a lot of time and money in case of a breakdown.
이에 감속기는 주기적인 점검을 통해 감속기의 상태를 확인할 수 밖에 없는데 주행 중 확인이 어렵고 정차상태에서 육안으로 윤활유의 색상변화, 누유를 확인하는 정도이며 주기적으로 분해 후 베어링 등 소모품을 교체하고 있다.Therefore, the speed reducer has no choice but to check the condition of the speed reducer through periodic inspection, but it is difficult to check while driving.
그런데, 이러한 종래의 감속기 진단 방법은 철도차량의 주행 중에는 감속기의 상태를 확인하기 어렵고, 열차의 모든 감속기를 주기적으로 분해 점검하는데에도 많은 시간과 비용이 소요되는 문제점이 있다. However, this conventional speed reducer diagnosis method has problems in that it is difficult to check the state of the speed reducer while the train is running, and it takes a lot of time and money to periodically disassemble and check all the speed reducers of the train.
따라서, 본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서 본 발명은 철도차량의 주행 중 철도차량의 동력차에 설치된 감속기 베어링의 온도를 측정하고 이를 반영하여 감속기 이상 여부를 진단할 수 있는 철도차량용 감속기의 이상 진단 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention is to solve these problems, and the present invention measures the temperature of the reducer bearing installed in the power car of the rolling stock while the rolling stock is running, and diagnoses the abnormality of the reducer for the railroad vehicle by reflecting the temperature to diagnose whether the reducer is abnormal. Its purpose is to provide systems and methods.
아울러, 본 발명은 감속기 이상 진단시 감속기의 고장 전에 미리 유지보수 할 수 있도록 정보를 운전자나 차량관리자가 인지할 수 있도록 안내하는 철도차량용 감속기의 이상 진단 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a system and method for diagnosing an abnormality in a reducer for a railway vehicle, which guides information so that a driver or a vehicle manager can recognize information so that maintenance can be performed in advance before a failure of the reducer when diagnosing an abnormality in the reducer.
이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은; The present invention to solve such a technical problem;
철도차량 견인 전동기의 부하 및 감속기의 베어링 온도를 측정하는 계측수단; 및 상기 계측수단으로부터 전송되는 견인 전동기의 부하와 베어링의 온도를 참고하여 감속기의 이상 여부를 판정하는 데이터 연산수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 온도측정을 이용한 철도차량용 감속기의 이상 진단 시스템을 제공한다. Measuring means for measuring the load of the railway vehicle traction motor and the bearing temperature of the reducer; and data calculation means for determining whether or not the speed reducer is abnormal by referring to the load of the traction motor and the temperature of the bearing transmitted from the measuring means; .
이때, 상기 계측수단은 견인 전동기에 투입되는 전압 및 전류를 측정하는 전압 및 전류 측정기와, 견인 전동기의 회전속도를 측정하는 속도 측정기와, 감속기의 베어링 각부에서 온도를 측정하는 온도센서를 포함하는 것을 특징으로 한다. At this time, the measuring means includes a voltage and current measuring device for measuring the voltage and current input to the traction motor, a speed measuring device for measuring the rotational speed of the traction motor, and a temperature sensor for measuring the temperature in each bearing part of the reducer. to be characterized
아울러, 상기 데이터 연산수단은 상기 견인 전동기의 부하 정도에 따른 예상 온도 상승률과 상기 베어링의 온도 상승률을 비교하여 감속기의 이상 여부를 판정하여 감속기의 이상으로 판정되면 감속기 이상에 따른 경고 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다. In addition, the data calculation means compares the expected temperature increase rate according to the load of the traction motor and the temperature increase rate of the bearing to determine whether the reduction gear is abnormal, and outputs a warning signal according to the reduction gear abnormality when it is determined that the reduction gear is abnormal. to be characterized
그리고, 상기 데이터 연산수단은 상기 견인 전동기의 전압과 전류 및 회전수를 이용하여 견인 전동기의 토크를 환산하고 환산된 견인 전동기의 토크와 회전수를 이용하여 예상 온도 상승률(TRalw)을 예측하며, 상기 감속기 베어링의 온도를 이용해 베어링의 온도 상승률(TRi)을 연산하여 상기 예상 온도 상승률(TRalw)을 초과하면 감속기 이상이 발생한 것으포 판단하여 경고 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.And, the data calculating means converts the torque of the traction motor using the voltage, current, and rotational speed of the traction motor, and predicts the expected temperature increase rate TRalw using the converted torque and rotational speed of the traction motor. The temperature increase rate (TRi) of the bearing is calculated using the temperature of the reducer bearing, and when the expected temperature increase rate (TRalw) is exceeded, it is determined that an abnormality in the reducer has occurred and a warning signal is output.
아울러, 상기 데이터 연산수단은 상기 경고 신호를 TCMS(Train Control and Monitoring System)로 전송하는 것을 특징으로 한다. In addition, the data calculating unit is characterized in that it transmits the warning signal to a Train Control and Monitoring System (TCMS).
또한, 본 발명은;In addition, the present invention;
전압 및 전류 측정기로부터 측정되는 철도차량의 견인 전동기의 전압 및 전류와 속도 측정기를 통해 측정되는 견인 전동기의 회전수를 이용하여 견인 전동기의 토크를 환산하는 제1단계; 상기 환산된 견인 전동기의 토크와 회전수를 이용하여 예상 온도 상승률(TRalw)의 범위를 예측하는 제2단계; 온도센서에서 측정되는 감속기의 베어링 온도를 이용해 온도 상승률(TRi)을 연산하는 제3단계; 및 베어링의 온도 상승률(TRi)이 예상 온도 상승률(TRalw)을 초과하면 경고 신호를 출력하는 제4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도측정을 이용한 철도차량용 감속기의 이상 진단 방법도 제공한다.A first step of converting the torque of the traction motor using the voltage and current of the traction motor of the railway vehicle measured by the voltage and current meter and the number of rotations of the traction motor measured by the speed meter; a second step of predicting a range of an expected temperature rise rate TRalw using the converted torque and rotational speed of the traction motor; A third step of calculating a temperature increase rate (TRi) using the bearing temperature of the reducer measured by the temperature sensor; and a fourth step of outputting a warning signal when the temperature rise rate (TRi) of the bearing exceeds the expected temperature rise rate (TRalw).
이때, 상기 제2단계에서 예상 온도 상승률(TRalw)은 사전 시험을 통해 생성된 시험결과에 따른 온도상승률을 반영하여 예측하는 것을 특징으로 한다.At this time, in the second step, the predicted temperature increase rate (TRalw) is characterized in that it is predicted by reflecting the temperature increase rate according to the test result generated through the preliminary test.
본 발명에 따르면, 철도차량 견인 전동기의 부하 및 감속기의 베어링 온도를 참고하여 철도차량의 감속기의 상태를 주행 중에 확인 할 수 있어 철도차량의 주행 안정성을 확보할 수 있음은 물론 감속기의 고장 발생 전에 이상 여부를 운전자나 차량관리자가 인지 또는 확인할 수 있어 유지보수 비용 역시 절감할 수 있다.According to the present invention, it is possible to check the state of the reduction gear of the railway vehicle while driving by referring to the load of the traction motor of the railway vehicle and the bearing temperature of the reduction gear, so that the running stability of the railway vehicle can be secured, as well as the abnormality before the failure of the reduction gear. Maintenance costs can also be reduced because the driver or vehicle manager can recognize or check whether the
도 1은 본 발명에 따른 온도측정을 이용한 철도차량용 감속기의 이상 진단 시스템의 연결 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 온도측정을 이용한 철도차량용 감속기의 이상 진단 시스템의 상세 제어 구성도이다.
도 3은 감속기의 동력 공급과 베어링 각부의 온도 추이를 도시한 도면이다.
도 4는 감속기의 회전 방향에 따른 베어링 각부의 온도 변화를 도시한 그래프이다.
도 5는 부하에 따른 감속기 베어링 각부의 온도변화 추이를 도시한 그래프이다.1 is a connection configuration diagram of a system for diagnosing an abnormality of a speed reducer for a railway vehicle using temperature measurement according to the present invention.
2 is a detailed control block diagram of a system for diagnosing an abnormality of a speed reducer for a railway vehicle using temperature measurement according to the present invention.
3 is a diagram showing the power supply of the reducer and the temperature transition of each part of the bearing.
4 is a graph showing the temperature change of each part of the bearing according to the rotation direction of the reducer.
5 is a graph showing the change in temperature of each part of the bearing of the reducer according to the load.
이하, 본 발명에 따른 온도측정을 이용한 철도차량용 감속기 베어링의 이상 진단 시스템 및 방법을 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다. Hereinafter, the characteristics of a system and method for diagnosing an abnormality in a reducer bearing for a railway vehicle using temperature measurement according to the present invention will be understood by referring to the accompanying drawings by way of an embodiment described in detail.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to the usual or dictionary meaning, and the inventor appropriately uses the concept of the term in order to explain his/her invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all the technical ideas of the present invention, so at the time of this application, they can be replaced. It should be understood that there may be many equivalents and variations.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 온도측정을 이용한 철도차량용 감속기의 이상 진단 시스템은 감속기 베어링에 대한 단순한 온도측정과 모니터링을 통해 철도차량의 감속기(1)의 상태를 주행 중에 확인 할 수 있도록 함으로써 주행 안정성을 확보하고 유지보수 비용을 줄일 수 있는 시스템이다.Referring to FIGS. 1 and 2, the system for diagnosing an abnormality of a speed reducer for a railway vehicle using temperature measurement according to the present invention can check the state of the
우선 철도차량은 한 쌍의 종축지지대와 상기 종축 지지대를 연결하는 횡축 지지대로 이루어지는 대차 프레임에 휠이 설치되는 차축을 회전시키기 위한 견인 전동기(3)가 장착되고, 상기 견인 전동기(3)의 동력을 차축으로 전달하기 위한 감속기(1)가 구비된다. First, a railway vehicle is equipped with a
이때, 상기 감속기(1)는 차축에 설치되고, 감속기(1)는 커플링(4)을 매개로 견인 전동기(3)와 연결되어, 견인 전동기(3)의 동력은 커플링(4)을 통해 감속기(1)로 입력되고, 감속기(1)에서 차량 운행에 적절한 회전수로 감속되어 차축을 회전시키며, 이에 차축의 양단부에 설치된 차륜이 회전됨으로써 철도 차량이 주행하게 된다. 이와 같은 감속기(1)는 차축의 회전을 지지하기 위한 베어링(10)이 구비된다.At this time, the
한편, 감속기(1)의 주요 고장 및 교체 부위는 베어링(10)으로 윤활이 원활하지 않거나 이상 마모 발생시 발열하는 특성을 갖고 있다. 일반적인 상태 진단에서는 진동을 함께 측정하지만 감속기(1)가 차량 하부에 설치되고 차륜의 구동에 따른 레일 진동이 함께 전달되기 때문에 감속기(1)의 치형이나 베어링(10)의 이상에 따른 진동 특성만을 분리하기 어려워 효과적이지 않다.On the other hand, the main failure and replacement part of the
이에 본 발명은 철도차량의 감속기(1) 상태를 주행 중 판단하고 이상 여부를 진단할 수 있도록 철도차량 견인 전동기(3)의 부하 및 감속기(1)의 베어링(10) 온도를 측정하는 계측수단(100)과, 상기 계측수단(100)으로부터 전송되는 견인 전동기(3)의 부하와 베어링(10)의 온도를 참고하여 감속기(1)의 이상 여부를 판정하는 데이터 연산수단(200)을 포함하여 구성된다.Therefore, the present invention is a measuring means for measuring the load of the
이 경우 상기 계측수단(100)은 견인 전동기(3)의 부하로서 전압, 전류 및 회전속도를 측정하고, 감속기(1)의 베어링(10) 각부에서 온도를 측정한다. 이는 견인 전동기(3)에서 전압, 전류, 회전 속도를 측정하는 것은 부하의 정도에 따라 베어링의 온도 변화 추이가 달라지기 때문이다. In this case, the measurement means 100 measures the voltage, current, and rotational speed as a load of the
이러한 계측수단(100)은 견인 전동기(3)에 투입되는 전압 및 전류를 측정하는 전압 및 전류 측정기(110)와, 견인 전동기(3)의 회전속도를 측정하는 속도 측정기(120)와, 감속기(1)의 베어링(10) 각부에서 온도를 측정하는 온도센서(130)를 포함한다. The measuring means 100 includes a voltage and
여기서, 상기 온도센서(130)는 감속기(1)의 베어링(10) 각부에서 온도를 측정 가능한 RTD, 열전대, 서모미터(thermistor), IC센서 등의 다양한 센서를 적용할 수 있다. 온도센서(130)는 복수의 베어링의 온도를 측정할 수 있도록 복수가 구비됨이 바람직하다.Here, as the
그리고, 상기 데이터 연산수단(200)은 견인 전동기(3)의 부하 정도에 따른 예상 온도 상승률과 상기 온도센서(130)에서 측정된 베어링의 온도 상승률을 비교하여 감속기의 이상 여부를 판정하며, 감속기(1)의 이상으로 판정되면 감속기 이상에 따른 경고 신호를 출력한다. In addition, the data calculation means 200 compares the expected temperature increase rate according to the load of the
이러한 데이터 연산수단(200)은 데이터 저장 및 연산처리 수행을 위한 마이컴을 포함할 수 있으며, 네트워크로 연결되는 열차 종합 관리장치인 TCMS(Train Control and Monitoring System)(300)로 경고 신호를 전송할 수 있다. The data calculation means 200 may include a microcomputer for storing data and performing calculation processing, and may transmit a warning signal to a Train Control and Monitoring System (TCMS) 300, which is a comprehensive train management device connected to a network. .
이때, 데이터 연산수단(200)의 경고 신호는 알람 신호일 수 있으며 TCMS(300)는 이를 수신하여 부저나 스피커 등의 음성출력수단을 통해 알람으로 출력하여 기관사 등이 인지할 수 있도록 한다. At this time, the warning signal of the data calculation means 200 may be an alarm signal, and the TCMS 300 receives it and outputs it as an alarm through an audio output means such as a buzzer or a speaker so that the driver or the like can recognize it.
한편, 감속기(1)는 케이싱 내부 구조, 감속비, 치형, 윤활유 등에 따라 특성이 다를 수 있기 때문에 사전 시험을 통해 생성된 Test Bench 시험결과(DB1)를 이용해 감속기(1)가 갖고 있는 고속구간의 온도상승률(DB1)과 저속구간의 온도 상승률(DB2)을 식별하고 허용 오차를 고려한 예상 온도 상승률을 DB(DataBase)화 한다. 이러한 DB(DataBase)는 데이터 연산수단(200)에 저장되거나 TCMS 등으로 부터 제공받을 수 있다.On the other hand, since the characteristics of the reducer (1) may differ depending on the casing internal structure, reduction ratio, tooth shape, lubricant, etc., the temperature of the high-speed section of the reducer (1) is obtained by using the test bench test result (DB1) generated through the preliminary test. Identify the rising rate (DB1) and the temperature rising rate of the low-speed section (DB2), and make DB (Database) the expected temperature rising rate considering the allowable error. This DB (DataBase) may be stored in the data calculation means 200 or provided from TCMS or the like.
이와 같은 데이터 연산수단(200)은 전압 및 전류 측정기(110)로부터 측정되는 철도차량의 견인 전동기(3)의 전압 및 전류와 속도 측정기(120)를 통해 측정되는 회전수를 이용하여 견인 전동기(3)의 토크를 환산(201)하고, 환산된 견인 전동기(3)의 토크와 회전수를 이용하여 예상 온도 상승률(TRalw)의 범위를 예측(202)한다. Such data calculation means 200 uses the voltage and current of the
이때, 상기 데이터 연산수단(200)은 상기 예상 온도 상승률(TRalw)을 예상시에는 DB(DataBase)(DB)의 고속구간의 온도상승률(DB2) 또는 저속구간의 온도상승률(DB3)을 반영한다. At this time, the data calculation means 200 reflects the temperature rise rate (DB2) of the high-speed section or the temperature rise rate (DB3) of the low-speed section of DB (DataBase) (DB) when predicting the expected temperature rise rate (TRalw).
그리고, 온도센서(130)에서 측정된 온도를 이용해 베어링의 온도 상승률(TRi)을 연산(203)한다. 이 경우 데이터 연산수단(200)에 구비되는 온도 상승률 연산기를 통해 베어링의 온도 상승률(TRi)을 연산할 수 있다.Then, the temperature rise rate TRi of the bearing is calculated using the temperature measured by the temperature sensor 130 (203). In this case, the temperature rise rate TRi of the bearing can be calculated through a temperature rise rate calculator provided in the
그리고, 상기 데이터 연산수단(200)은 연산된 베어링의 온도 상승률(TRi)이 예상 온도 상승률(TRalw)을 초과하는지를 비교(204)한다. 이에 온도 상승률(TRi)이 예상 온도 상승률(TRalw)의 범위를 초과하면 운전자가 인지할 수 있도록 경고 신호를 발신(205)한다.Then, the data calculation means 200 compares whether the calculated temperature increase rate TRi of the bearing exceeds the expected temperature increase rate TRalw (204). Accordingly, when the temperature increase rate TRi exceeds the range of the expected temperature increase rate TRalw, a warning signal is transmitted (205) so that the driver can recognize it.
이하 도 3 내지 도 5를 참고로 본 발명의 온도측정을 이용한 철도차량용 감속기의 이상 진단을 구체적으로 설명한다. Referring to FIGS. 3 to 5, an abnormality diagnosis of a speed reducer for a railway vehicle using temperature measurement according to the present invention will be described in detail.
우선 도 3은 전동차용 감속기의 회전수와 부하(토크)에 따른 감속기(1)의 베어링 각부의 온도 추이를 나타낸 것이다. 철도차량(전동차)용 감속기는 저속에서는 높은 토크로 운영되고 고속에서는 낮은 토크로 운영되는 것을 반영한 것이다. First, FIG. 3 shows the temperature transition of each bearing part of the
감속기(1)의 구동에 따라 감속기(1)에 설치된 각 베어링(10)의 온도는 유사한 경향을 보이지만 구조적인 내부 윤활 상황에 따라 일치하지 않는다. 동일한 방향으로 회전하는 감속기(1)의 경우에도 베어링(10) 각부의 온도편차가 20 ℃이상 나는 경우도 있기 때문에 정상조건인지 이상조건인지 판단하기 어렵다.The temperature of each bearing 10 installed in the
아울러, 철도차량(전동차)은 운영특성상 전진과 후진의 구분이 없다. 따라서, 감속기의 회전 방향은 반대로 운영되는 경우도 있다. 도 4는 동일한 운영조건에서 회전 방향만 반대인 경우의 베어링 온도 사례이다. In addition, railroad vehicles (electronic cars) do not distinguish between forward and reverse due to the nature of their operation. Therefore, there are cases in which the rotation direction of the reducer is operated in the opposite direction. 4 is a bearing temperature example in the case where only the rotation direction is reversed under the same operating conditions.
이 경우 평균적인 온도 특성을 이용하면 각 베어링(10)의 온도 추이를 확인할 수 없게 된다. 아울러 감속기(1)의 회전 방향에 따라 베어링(10)에 윤활유의 공급량이 달라지기 때문에 특정 온도에서 경고나 이상 신호를 생성하기도 어렵다.In this case, if the average temperature characteristic is used, the temperature change of each bearing 10 cannot be confirmed. In addition, since the amount of lubricant supplied to the
또한, 베어링(10)의 허용 한계 온도까지 상승하면 이미 감속기(1)는 사용이 불가능할 정도로 파손될 수 있다. In addition, if the temperature of the
따라서, 감속기(1)의 베어링(10) 온도를 측정하여 상태를 모니터링하는 것은 측정뿐 아니라 계측을 어떻게 하고 판단하는가가 조기에 감속기의 상태를 진단하기 위해 더 중요할 수 있다.Therefore, monitoring the state by measuring the temperature of the bearing 10 of the
다음으로 도 5는 단위 시간당 온도 상승률을 나타낸 것으로, 마지막 단계에서는 특정 베어링(#2번)이 파손되도록 한 결과 그래프이다.Next, FIG. 5 shows the temperature increase rate per unit time, and in the last step, it is a graph showing the result of causing damage to a specific bearing (#2).
온도 추이가 아닌 상승률로 접근했을 때 각 베어링(10)의 편차가 줄어들기 때문에 특정 베어링의 이상을 쉽게 파악할 수 있다. Since the deviation of each bearing 10 is reduced when approaching the rise rate rather than the temperature trend, it is easy to identify the abnormality of a specific bearing.
또한, 베어링(10)의 이상시 온도상승률이 급격히 상승하는 것을 확인할 수 있다.In addition, it can be confirmed that the temperature increase rate rapidly increases when the
온도 상승율은 감속기 속도와 부하(토크)에 따라 달라지는데 특정속도 이하에서는 부하(토크)의 특성에 따르고 특정 이상의 속도에서는 회전수에 따른 온도 상승 특성을 보인다. 도 5의 예에서는 약 500 rpm이 해당된다.The temperature rise rate depends on the speed of the reducer and the load (torque). Below a certain speed, it depends on the characteristics of the load (torque), and above a certain speed, it shows the temperature rise characteristic according to the number of revolutions. In the example of FIG. 5 , about 500 rpm corresponds.
이러한 특성들을 이용해 철도차량의 견인 전동기(3)의 전압과 전류 및 회전수를 이용하여 견인 전동기(3)의 토크를 환산하고, 환산된 견인 전동기의 토크와 회전수를 이용하여 예상 온도 상승률(TRalw)의 범위를 예측한다. Using these characteristics, the torque of the traction motor (3) is converted using the voltage, current, and rotational speed of the traction motor (3) of the railway vehicle, and the expected temperature increase rate (TRalw) is used by using the converted torque and rotational speed of the traction motor. ) predicts the range of
그리고, 감속기 베어링의 온도를 이용해 베어링의 온도 상승률(TRi)을 연산하여 예상 온도 상승률(TRalw)을 초과하는지 비교하고, 온도 상승률(TRi)이 예상 온도 상승률(TRalw)의 범위를 초과하면 감속기(1)에 이상이 발생한 것으포 판단하여 경고 신호를 출력할 수 있다.Then, the temperature increase rate (TRi) of the bearing is calculated using the temperature of the reducer bearing and compared to see if it exceeds the expected temperature increase rate (TRalw). ) can output a warning signal by determining that an error has occurred.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능한 것으로, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art can make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. The protection scope of should be interpreted by the claims below, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.
1: 감속기
3: 견인 전동기 4: 커플링
10: 베어링 100: 계측수단
110: 전압 및 전류 측정기 120: 속도 측정기
130: 온도센서 200: 데이터 연산수단
300: TCMS 1: reducer
3: traction motor 4: coupling
10: bearing 100: measuring means
110: voltage and current meter 120: speed meter
130: temperature sensor 200: data calculation means
300: TCMS
Claims (7)
상기 계측수단으로부터 전송되는 견인 전동기의 부하와 베어링의 온도를 참고하여 감속기의 이상 여부를 판정하는 데이터 연산수단;을 포함하여 이루어지고,
상기 데이터 연산수단은 상기 견인 전동기의 부하 정도에 따른 예상 온도 상승률과 상기 베어링의 온도 상승률을 비교하여 감속기의 이상 여부를 판정하여 감속기의 이상으로 판정되면 감속기 이상에 따른 경고 신호를 출력하며,
상기 데이터 연산수단은 상기 견인 전동기의 전압과 전류 및 회전수를 이용하여 견인 전동기의 토크를 환산하고 환산된 견인 전동기의 토크와 회전수를 이용하여 예상 온도 상승률(TRalw)을 예측하며, 상기 감속기 베어링의 온도를 이용해 베어링의 온도 상승률(TRi)을 연산하여 상기 예상 온도 상승률(TRalw)을 초과하면 감속기 이상이 발생한 것으포 판단하여 경고 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 온도측정을 이용한 철도차량용 감속기의 이상 진단 시스템.
Measuring means for measuring the load of the railway vehicle traction motor and the bearing temperature of the reducer; and
Data calculation means for determining whether the reduction gear is abnormal by referring to the load of the traction motor and the temperature of the bearing transmitted from the measuring means;
The data calculation means compares the expected temperature rise rate according to the load of the traction motor and the temperature rise rate of the bearing to determine whether the reduction gear is abnormal, and outputs a warning signal according to the reduction gear abnormality,
The data calculation unit converts the torque of the traction motor using the voltage, current, and rotational speed of the traction motor, predicts the expected temperature increase rate (TRalw) using the converted torque and rotational speed of the traction motor, and the reducer bearing The temperature increase rate (TRi) of the bearing is calculated using the temperature of the bearing, and when the expected temperature increase rate (TRalw) is exceeded, it is determined that an error in the reducer has occurred and a warning signal is output. diagnostic system.
상기 계측수단은 견인 전동기에 투입되는 전압 및 전류를 측정하는 전압 및 전류 측정기와, 견인 전동기의 회전속도를 측정하는 속도 측정기와, 감속기의 베어링 각부에서 온도를 측정하는 온도센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도측정을 이용한 철도차량용 감속기의 이상 진단 시스템.
According to claim 1,
The measuring means includes a voltage and current measuring device for measuring the voltage and current input to the traction motor, a speed measuring device for measuring the rotational speed of the traction motor, and a temperature sensor for measuring the temperature in each bearing part of the reducer. A system for diagnosing abnormalities of reducers for railway vehicles using temperature measurement.
상기 데이터 연산수단은 상기 경고 신호를 TCMS(Train Control and Monitoring System)로 전송하는 것을 특징으로 하는 온도측정을 이용한 철도차량용 감속기의 이상 진단 시스템.
According to claim 1,
The data calculation means transmits the warning signal to a train control and monitoring system (TCMS).
상기 환산된 견인 전동기의 토크와 회전수를 이용하여 예상 온도 상승률(TRalw)의 범위를 예측하는 제2단계;
온도센서에서 측정되는 감속기의 베어링 온도를 이용해 온도 상승률(TRi)을 연산하는 제3단계; 및
베어링의 온도 상승률(TRi)이 예상 온도 상승률(TRalw)을 초과하면 경고 신호를 출력하는 제4단계;를 포함하며,
상기 제2단계에서 예상 온도 상승률(TRalw)은 사전 시험을 통해 생성된 시험결과에 따른 온도상승률을 반영하여 예측하는 것을 특징으로 하는 온도측정을 이용한 철도차량용 감속기의 이상 진단 방법.
A first step of converting the torque of the traction motor using the voltage and current of the traction motor of the railway vehicle measured from the voltage and current meter and the number of rotations of the traction motor measured through the speed meter;
a second step of predicting a range of an expected temperature rise rate TRalw using the converted torque and rotational speed of the traction motor;
A third step of calculating a temperature increase rate (TRi) using the bearing temperature of the reducer measured by the temperature sensor; and
A fourth step of outputting a warning signal when the temperature rise rate (TRi) of the bearing exceeds the expected temperature rise rate (TRalw);
In the second step, the expected temperature increase rate (TRalw) is predicted by reflecting the temperature increase rate according to the test result generated through the preliminary test.
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