KR102529926B1 - Method and system of diagnosing defect and calculating remaining life of door of railway vehicle - Google Patents
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Abstract
철도 차량의 도어의 결함을 진단하고 남은 수명을 계산하는 방법 및 장치가 개시된다. 상기 방법은 도어의 진단을 위한 상태값을 설정하는 단계; 도어의 진단을 위한 인덱스의 데이터베이스를 구축하는 단계; 검출된 인덱스를 기준 인덱스와 비교하는 단계; 그리고 검출된 인덱스가 데이터베이스 내 기준 인덱스보다 크면, 도어의 고장 코드를 저장하는 단계를 포함하고, 도어의 진단을 위한 인덱스의 데이터베이스를 구축하는 단계는 도어가 열린 후 닫히는 한 주기 동안 도어를 작동시키는 구동 모터에 인가되는 전류를 측정하는 단계; 상기 한 주기 내의 특정 시간 영역에서 구동 모터에 인가되는 전류의 m제곱의 시간에 대한 적분값을 상태값으로 저장하는 단계; 그리고 상기 상태값을 가공하여 인덱스와 기준 인덱스를 계산하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, m은 1 이상의 정수이다.A method and apparatus for diagnosing a defect in a door of a railroad car and calculating the remaining service life are disclosed. The method may include setting a state value for diagnosis of a door; Building a database of indexes for door diagnosis; comparing the detected index with a reference index; And if the detected index is greater than the reference index in the database, the step of storing the fault code of the door, and the step of building the database of the index for diagnosis of the door is a drive that operates the door during one period of closing after the door is opened. measuring the current applied to the motor; storing, as a state value, an integral value of m square of the current applied to the driving motor in a specific time domain within the one period; And processing the state value to calculate an index and a reference index. Here, m is an integer greater than or equal to 1.
Description
본 발명은 철도 차량의 도어의 결함을 진단하고 남은 수명을 계산하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 도어를 열거나 닫는 구동 모터의 전류 파형을 측정하고 이를 분석하여 철도 차량의 도어의 결함을 진단하고 도어의 남은 수명을 계산하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for diagnosing a defect in a door of a railroad car and calculating the remaining service life, and measures and analyzes a current waveform of a driving motor that opens or closes a door to diagnose a defect in a door of a railroad car and calculates a door defect. It relates to a method and device for calculating the remaining life of
현재 철도 차량에 사용되는 부품들은 주기적으로 진단되고, 진단 시 이상이 발견된 경우 수리나 교체를 하고 있다. 그러나, 철도 시스템은 대량 수송 체계이므로 철도 시스템의 주요 장치인 도어에서 고장이 발생하는 경우 운행이 불가능한 상태가 된다. 도어가 닫히지 않는 상태에서는 사고발생이 우려되어 철도 차량의 운행이 불가능하고, 도어가 열리지 않는 경우 승객의 승/하차에 큰 불편을 초래할 수 있다. 특히 지하철의 경우 도어의 빈번한 작동이 요구되며, 승객에 의해 도어의 정상적인 작동이 방해가 되는 경우가 많아 예기치 못한 고장이 발생할 수 있는 가능성이 매우 높아 철도 차량의 도어는 지속적인 모니터링 대상이다. Currently, parts used in railway vehicles are periodically diagnosed, and when abnormalities are found during diagnosis, repair or replacement is performed. However, since the railway system is a mass transportation system, operation becomes impossible when a failure occurs in a door, which is a major device of the railway system. In the state where the door is not closed, it is impossible to operate the railroad car due to concerns about accidents, and when the door is not opened, it may cause great inconvenience to passengers getting on/off. In particular, in the case of the subway, frequent door operation is required, and since the normal operation of the door is often disturbed by passengers, the possibility of unexpected failure is very high, so the door of a railway vehicle is subject to continuous monitoring.
도어의 결함은 대부분 구동모터, 감속기 및 기구적인 장치에서 발생한다. 감속기 및 기구적인 장치의 결함은 결국 구동 모터에 부하로 작용하게 되므로, 구동 모터의 전류 파형을 분석하여 이로부터 진단에 필요한 상태값들을 검출하는 것이 가능하다.Door defects mostly occur in drive motors, reducers, and mechanical devices. Since defects in the reducer and mechanical devices eventually act as a load on the drive motor, it is possible to analyze the current waveform of the drive motor and detect state values necessary for diagnosis therefrom.
그러나, 전류 파형을 이용한 진단 방법을 사용하기 위해서는 데이터의 샘플링 시간을 가능한 짧게 설정하여 최대한 많은 데이터를 수집해야 한다. 일반적으로, 전류 파형에는 불규칙적으로 노이즈가 많이 섞여 있으며, 노이즈가 섞인 불규칙적인 전류 파형을 이용하여 결함을 정확히 진단하는 것은 매우 어렵다.However, in order to use a diagnosis method using a current waveform, it is necessary to collect as much data as possible by setting a data sampling time as short as possible. In general, a current waveform is irregularly mixed with a lot of noise, and it is very difficult to accurately diagnose a defect using the irregular current waveform mixed with noise.
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.Matters described in this background art section are prepared to enhance understanding of the background of the invention, and may include matters that are not prior art already known to those skilled in the art to which this technique belongs.
본 발명의 실시예는 도어를 열거나 닫는 구동 모터의 전류 파형을 측정하고 이를 분석하여 철도 차량의 도어의 결함을 진단하고 남은 수명을 계산하는 방법 및 장치를 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide a method and apparatus for diagnosing a defect in a door of a railway vehicle and calculating the remaining life by measuring and analyzing a current waveform of a driving motor that opens or closes a door.
또한, 본 발명의 다른 실시예는 전류 파형을 스무딩(smoothing)하여 노이즈를 제거하고, 노이즈가 제거된 전류 파형을 분석함으로써 철도 차량의 도어의 결함을 정확히 진단하고 남은 수명을 계산하는 방법 및 장치를 제공하고자 한다.In addition, another embodiment of the present invention provides a method and apparatus for accurately diagnosing a defect in a door of a railroad car and calculating the remaining life by removing noise by smoothing a current waveform and analyzing the current waveform from which the noise has been removed. want to provide
더 나아가, 본 발명의 또 다른 실시예는 도어가 한 주기 동안 작동할 때 도어의 작동 성능과 관련된 상태값을 이용하여 도어의 고장을 빠르고 정확하게 진단할 수 있으며 필요한 데이터의 양 및 요구되는 메모리 자원의 증가를 방지할 수 있는 철도 차량의 도어의 결함을 진단하고 남은 수명을 계산하는 방법 및 장치를 제공하고자 한다.Furthermore, another embodiment of the present invention can quickly and accurately diagnose a door failure by using a state value related to the door's operating performance when the door is operated for one cycle, and can optimize the required amount of data and required memory resources. It is intended to provide a method and device for diagnosing defects in a door of a railway vehicle capable of preventing an increase and calculating the remaining life.
본 발명의 실시예에 따른 철도 차량의 도어의 결함을 진단하고 남은 수명을 계산하는 방법은 도어의 진단을 위한 상태값을 설정하는 단계; 도어의 진단을 위한 인덱스의 데이터베이스를 구축하는 단계; 검출된 인덱스를 기준 인덱스와 비교하는 단계; 그리고 검출된 인덱스가 데이터베이스 내 기준 인덱스보다 크면, 도어의 고장 코드를 저장하는 단계를 포함하고, 도어의 진단을 위한 인덱스의 데이터베이스를 구축하는 단계는 도어가 열린 후 닫히는 한 주기 동안 도어를 작동시키는 구동 모터에 인가되는 전류를 측정하는 단계; 상기 한 주기 내의 특정 시간 영역에서 구동 모터에 인가되는 전류의 m제곱의 시간에 대한 적분값을 상태값으로 저장하는 단계; 그리고 상기 상태값을 가공하여 인덱스와 기준 인덱스를 계산하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, m은 1 이상의 정수이다. A method for diagnosing a defect in a door of a railroad car and calculating a remaining service life according to an embodiment of the present invention includes setting a state value for door diagnosis; Building a database of indexes for door diagnosis; comparing the detected index with a reference index; And if the detected index is greater than the reference index in the database, the step of storing the fault code of the door, and the step of building the database of the index for diagnosis of the door is a drive that operates the door during one period of closing after the door is opened. measuring the current applied to the motor; storing, as a state value, an integral value of m square of the current applied to the driving motor in a specific time domain within the one period; And processing the state value to calculate an index and a reference index. Here, m is an integer greater than or equal to 1.
상기 한 주기 내의 특정 시간 영역은 도어의 기계적인 잠금 메커니즘이 해제되는 2개의 도어 해제 구간, 도어가 실질적으로 열리거나 닫히는 2개의 도어 작동 구간, 도어의 기계적인 잠금 메커니즘이 잠기는 2개의 도어 잠금 구간, 도어 해제 구간과 도어 작동 구간 사이의 2개의 제1천이 구간, 그리고 도어 작동 구간과 도어 잠금 구간 사이의 2개의 제2천이 구간 중 하나 또는 이들의 조합일 수 있다. The specific time period within the one period includes two door release sections in which the mechanical locking mechanism of the door is released, two door operating sections in which the door is actually opened or closed, two door locking sections in which the mechanical locking mechanism of the door is locked, It may be one or a combination of two first transition sections between the door unlocking section and the door operating section and two second transition sections between the door operating section and the door locking section.
하나의 양상에서, 상기 상태값은 도어가 열릴 때 도어 해제 구간, 제1천이 구간, 도어 작동 구간, 제2천이 구간, 그리고 도어 잠금 구간 동안 구동 모터에 인가되는 전류의 m제곱의 시간에 대한 적분값일 수 있다. In one aspect, the state value is the integration of the m square of the current applied to the drive motor during the door release period, the first transition period, the door operation period, the second transition period, and the door lock period when the door is opened. can be a value
다른 하나의 양상에서, 상기 상태값은 도어가 닫힐 때 도어 해제 구간, 제1천이 구간, 도어 작동 구간, 제2천이 구간, 그리고 도어 잠금 구간 동안 구동 모터에 인가되는 전류의 m제곱의 시간에 대한 적분값일 수 있다. In another aspect, the state value is for the time of m square of the current applied to the drive motor during the door release period, the first transition period, the door operation period, the second transition period, and the door lock period when the door is closed. It may be an integral value.
상기 데이터베이스는 상기 상태값이 저장되는 버퍼 데이터베이스와, 인덱스와 기준 인덱스가 저장되는 진단 데이터베이스를 포함하며, 버퍼 데이터베이스에 저장 가능한 최대 상태값의 개수가 설정되고, 상기 버퍼 데이터베이스에 저장된 상태값은 그 개수가 설정된 최대 상태값의 개수가 될 때가지 버퍼 데이터베이스에 저장될 수 있다. The database includes a buffer database in which the state values are stored and a diagnostic database in which indexes and reference indexes are stored, the maximum number of state values that can be stored in the buffer database is set, and the state values stored in the buffer database are the number of state values. It can be stored in the buffer database until it reaches the set maximum number of state values.
버퍼 데이터베이스에 저장된 상태값의 개수가 최대 상태값의 개수 이상이면, 버퍼 데이터베이스 내의 상태값을 진단 데이터베이스로 이전하고 버퍼 데이터베이스 내의 상태값을 삭제할 수 있다. If the number of state values stored in the buffer database is greater than or equal to the maximum number of state values, the state values in the buffer database may be transferred to the diagnosis database and the state values in the buffer database may be deleted.
진단 데이터베이스로 상태값이 이전되면, 진단 데이터베이스 내의 상태값을 가공하여 인덱스와 기준 인덱스를 계산할 수 있다. When the state values are transferred to the diagnostic database, indexes and reference indexes may be calculated by processing the state values in the diagnostic database.
진단 데이터베이스 내에 저장된 상태값의 개수가 설정 개수가 될 때까지 인덱스와 기준 인덱스가 업데이트될 수 있다. Indexes and reference indexes may be updated until the number of state values stored in the diagnostic database reaches the set number.
진단 데이터베이스에 저장된 상태값의 개수가 설정 개수 이상이면, 인덱스와 기준 인덱스의 업데이트가 금지될 수 있다. If the number of state values stored in the diagnostic database is greater than or equal to a set number, updating of indexes and reference indexes may be prohibited.
상기 한 주기 내의 특정 시간 영역에서 구동 모터에 인가되는 전류의 m제곱의 시간에 대한 적분값을 상태값으로 저장하는 단계는 측정된 전류를 스무딩(smoothing)하는 단계를 더 포함할 수 있다. The step of storing, as a state value, an integral value of m square of the current applied to the drive motor in a specific time domain within the one period as a state value may further include smoothing the measured current.
상기 인덱스는 상기 상태값, 상기 상태값의 평균 또는 표준편차이고, 상기 기준 인덱스는 상기 인덱스에 설정 팩터를 적용한 값일 수 있다. The index may be the state value, an average or standard deviation of the state value, and the reference index may be a value obtained by applying a set factor to the index.
상기 철도 차량의 도어의 결함을 진단하고 남은 수명을 계산하는 방법은 도어의 남은 수명을 계산하는 단계를 더 포함하고, 도어의 남은 수명을 계산하는 단계는 인덱스에 따른 현재 사용량을 추정하는 단계; 그리고 상기 현재 사용량과 목표 사용량을 기초로 도어의 남은 수명을 계산하는 단계를 포함할 수 있다. The method for diagnosing a defect in a door of a railway vehicle and calculating the remaining lifespan further includes calculating the remaining lifespan of the door, and the calculating the remaining lifespan of the door includes estimating a current usage amount according to an index; And calculating the remaining life of the door based on the current usage amount and the target usage amount.
도어의 남은 수명을 계산하는 단계는 상기 계산된 남은 수명을 통지하는 단계를 더 포함할 수 있다. Calculating the remaining life of the door may further include notifying the calculated remaining life.
진단 데이터베이스 내에 기준 인덱스가 존재하지 않으면, 검출된 인덱스를 기준 인덱스와 비교하는 단계는 수행되지 않을 수 있다. If the reference index does not exist in the diagnostic database, the step of comparing the detected index with the reference index may not be performed.
본 발명의 다른 실시예에 따른 철도 차량의 도어의 결함을 진단하고 남은 수명을 계산하는 장치는 도어의 진단을 위한 상태값을 포함하는 데이터를 측정하는 데이터 검출기; 그리고 상기 데이터 검출기에 의하여 검출된 데이터를 이용하여 도어의 고장을 진단하고 남은 수명을 계산하도록 된 제어기를 포함하며, 상기 제어기는 본 발명의 실시예에 따른 철도 차량의 도어의 결함을 진단하고 남은 수명을 계산하는 방법을 실행하도록 되어 있을 수 있다. According to another embodiment of the present invention, an apparatus for diagnosing a defect in a door of a railroad car and calculating a remaining service life includes a data detector for measuring data including a state value for diagnosis of a door; And a controller configured to diagnose a door failure and calculate a remaining service life by using the data detected by the data detector, wherein the controller diagnoses a door defect of a railroad car according to an embodiment of the present invention and calculates a remaining service life. It may be configured to implement a method for calculating .
본 발명의 실시예에 따르면, 전류 파형을 스무딩(smoothing)하여 노이즈를 제거하고, 노이즈가 제거된 전류 파형을 분석함으로써 철도 차량의 도어의 결함을 정확히 진단할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a defect in a door of a railway vehicle can be accurately diagnosed by removing noise by smoothing a current waveform and analyzing the current waveform from which the noise has been removed.
또한, 도어가 한 주기 동안 작동할 때 도어의 작동 성능과 관련된 상태값들을 이용하여 도어의 고장을 빠르고 정확하게 진단할 수 있으며, 진단을 위해 필요한 데이터의 양 및 요구되는 메모리 자원의 증가를 방지할 수 있다. In addition, when the door is operated for one cycle, door failures can be quickly and accurately diagnosed using state values related to the door's operational performance, and an increase in the amount of data and memory resources required for diagnosis can be prevented. there is.
또한, 버퍼 데이터베이스에 저장된 상태값의 개수가 최대 상태값의 개수에 도달하면, 버퍼 데이터베이스에 저장된 상태값을 진단 데이터베이스로 이전하고 버퍼 데이터베이스 내의 해당 클래스의 상태값을 삭제하므로, 버퍼 데이터베이스의 메모리 자원의 증가를 방지할 수 있다. In addition, when the number of state values stored in the buffer database reaches the maximum number of state values, the state values stored in the buffer database are transferred to the diagnosis database and the state values of the corresponding class in the buffer database are deleted, thereby reducing the cost of memory resources in the buffer database. increase can be prevented.
또한, 진단 데이터베이스로 이전된 상태값들도 평균, 분산, 또는 표준편차와 같은 형태로 저장되므로 진단 데이터베이스의 메모리 자원의 증가를 방지할 수 있다. In addition, since the state values transferred to the diagnosis database are also stored in the form of an average, variance, or standard deviation, an increase in memory resources of the diagnosis database can be prevented.
또한, 진단 데이터베이스에 저장된 상태값의 개수가 설정 개수 이상이면 인덱스 및 기준 인덱스의 업데이트를 금지하므로, 진단 데이터베이스의 메모리 자원의 증가를 더욱 방지할 수 있다.In addition, if the number of state values stored in the diagnostic database is greater than or equal to the set number, updating of indexes and reference indexes is prohibited, thereby further preventing an increase in memory resources of the diagnostic database.
또한, 인덱스의 경향을 기초로 도어의 남은 수명을 정확히 예측할 수 있으므로, 교체 또는 수리 시점을 정확히 판단할 수 있다.In addition, since the remaining life of the door can be accurately predicted based on the trend of the index, the time of replacement or repair can be accurately determined.
그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.In addition, effects that can be obtained or predicted due to the embodiments of the present invention will be directly or implicitly disclosed in the detailed description of the embodiments of the present invention. That is, various effects expected according to an embodiment of the present invention will be disclosed within the detailed description to be described later.
본 명세서의 실시예들은 유사한 참조 부호들이 동일하거나 또는 기능적으로 유사한 요소를 지칭하는 첨부한 도면들과 연계한 이하의 설명을 참조하여 더 잘 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 철도 차량을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도어를 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 철도 차량의 도어의 결함을 진단하고 남은 수명을 계산하는 장치의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 철도 차량의 도어의 결함을 진단하고 남은 수명을 계산하는 방법의 흐름도이다.
도 5는 도 4의 S310 단계의 흐름도이다.
도 6은 도 5의 S420 단계의 흐름도이다.
도 7은 도 5의 S430 단계의 일부의 흐름도이다.
도 8은 도 5의 S430 단계의 다른 일부의 흐름도이다.
도 9는 도어가 열리고 닫힐 때 도어를 작동시키는 구동 모터에 인가되는 전류를 예시적으로 도시한 그래프이다.
도 10은 10개의 도 9과 같은 전류들을 스무딩한 전류의 그래프이다.
도 11은 도어가 열릴 때 장애물이 있는 경우 구동 모터에 인가되는 전류를 예시적으로 도시한 그래프이다.
도 12는 도어가 닫힐 때 장애물이 있는 경우 구동 모터에 인가되는 전류를 예시적으로 도시한 그래프이다.
도 13은 도 5의 S470 단계의 흐름도이다.
도 14는 하나의 예에 따른 도 4의 S330 단계의 흐름도이다.
도 15는 인덱스에 따른 도어의 사용량을 예시한 그래프이다.
위에서 참조된 도면들은 반드시 축적에 맞추어 도시된 것은 아니고, 본 개시의 기본 원리를 예시하는 다양한 선호되는 특징들의 다소 간략한 표현을 제시하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 특정 치수, 방향, 위치, 및 형상을 포함하는 본 개시의 특정 설계 특징들이 특정 의도된 응용과 사용 환경에 의해 일부 결정될 것이다.Embodiments herein may be better understood with reference to the following description in conjunction with the accompanying drawings in which like reference numbers indicate the same or functionally similar elements.
1 is a schematic diagram showing a railway vehicle according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram showing a door according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of an apparatus for diagnosing defects in a door of a railroad car and calculating the remaining service life according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart of a method for diagnosing a defect in a door of a railroad car and calculating the remaining service life according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart of step S310 of FIG. 4 .
6 is a flowchart of step S420 of FIG. 5 .
FIG. 7 is a flowchart of part of step S430 of FIG. 5 .
8 is a flowchart of another part of step S430 of FIG. 5 .
9 is a graph exemplarily illustrating a current applied to a driving motor that operates a door when the door is opened and closed.
FIG. 10 is a graph of current obtained by smoothing 10 currents shown in FIG. 9 .
11 is a graph exemplarily illustrating a current applied to a driving motor when an obstacle is present when a door is opened.
12 is a graph illustrating a current applied to a driving motor when an obstacle is present when a door is closed.
13 is a flowchart of step S470 of FIG. 5 .
14 is a flowchart of step S330 of FIG. 4 according to an example.
15 is a graph illustrating door usage according to indexes.
It should be understood that the drawings referenced above are not necessarily drawn to scale and present rather simplified representations of various preferred features illustrating the basic principles of the present disclosure. Certain design features of the present disclosure, including, for example, particular dimensions, orientations, locations, and shapes, will be determined in part by the particular intended application and environment of use.
여기에서 사용되는 용어는 오직 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적이고, 본 개시를 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태들은, 문맥상 명시적으로 달리 표시되지 않는 한, 복수 형태들을 또한 포함하는 것으로 의도된다. "포함하다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 본 명세서에서 사용되는 경우, 언급된 특징들, 정수들, 단계들, 작동들, 구성요소들 및/또는 컴포넌트들의 존재를 특정하지만, 다른 특징들, 정수들, 단계들, 작동들, 구성요소들, 컴포넌트들 및/또는 이들의 그룹들 중 하나 이상의 존재 또는 추가를 배제하지는 않음을 또한 이해될 것이다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 용어 "및/또는"은, 연관되어 나열된 항목들 중 임의의 하나 또는 모든 조합들을 포함한다.The terminology used herein is for the purpose of describing specific embodiments only and is not intended to limit the present disclosure. As used herein, the singular forms are intended to include the plural forms as well, unless the context clearly indicates otherwise. The terms "comprise" and/or "comprising", when used herein, specify the presence of recited features, integers, steps, operations, components and/or components, but It will also be understood that does not exclude the presence or addition of one or more of the features, integers, steps, acts, elements, components and/or groups thereof. As used herein, the term "and/or" includes any one or all combinations of the associated listed items.
여기에서 사용되는 바와 같은 "차량" 또는 "차량의"와 같은 용어 또는 다른 유사한 용어는 철도 차량뿐만 아니라 스포츠 유틸리티 차량(sports utility vehicles; SUVs)를 포함하는 승용차들, 버스들, 트럭들, 다양한 상업용 차량들을 포함하는 것으로 이해된다. As used herein, terms such as “vehicle” or “vehicle” or other similar terms refer to cars, buses, trucks, various commercial vehicles, including sport utility vehicles (SUVs) as well as rail vehicles. It is understood to include vehicles.
추가적으로, 아래의 방법들 또는 이들의 양상들 중 하나 이상은 적어도 하나 이상의 제어 유닛(예를 들어, 전자 제어 유닛(electronic control unit; ECU) 등), 제어기 또는 제어 서버에 의해 실행될 수 있음이 이해된다. "제어 유닛", "제어기", 또는 "제어 서버"라는 용어는 메모리 및 프로세서를 포함하는 하드웨어 장치를 지칭할 수 있다. 메모리는 프로그램 명령들을 저장하도록 구성되고, 프로세서는 아래에서 더욱 자세히 설명되는 하나 이상의 프로세스들을 수행하기 위해 프로그램 명령들을 실행하도록 특별히 프로그래밍된다. 제어 유닛, 제어기, 또는 제어 서버는, 여기에서 기재된 바와 같이, 유닛들, 모듈들, 부품들, 장치들, 또는 이와 유사한 것의 작동을 제어할 수 있다. 또한, 아래의 방법들은, 당업자에 의해 인식되는 바와 같이, 하나 이상의 다른 컴포넌트들과 함께 제어 유닛 또는 제어기를 포함하는 장치에 의해 실행될 수 있음이 이해된다. Additionally, it is understood that one or more of the methods below or aspects thereof may be executed by at least one control unit (eg, electronic control unit (ECU), etc.), controller, or control server. . The terms "control unit", "controller", or "control server" may refer to a hardware device that includes a memory and a processor. The memory is configured to store program instructions and the processor is specially programmed to execute the program instructions to perform one or more processes described in more detail below. A control unit, controller, or control server, as described herein, may control the operation of units, modules, components, devices, or the like. It is also understood that the methods below may be practiced by an apparatus that includes a control unit or controller along with one or more other components, as recognized by a person skilled in the art.
또한, 본 개시의 제어 유닛, 제어기, 또는 제어 서버는 프로세서에 의해 실행되는 실행 가능한 프로그램 명령들을 포함하는 비일시적인 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체로서 구현될 수 있다. 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체들의 예들은 롬(ROM), 램(RAM), 컴팩트 디스크(CD) 롬, 자기 테이프들, 플로피 디스크들, 플래시 드라이브들, 스마트 카드들 및 광학 데이터 저장 장치들을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 컴퓨터 판독가능 기록 매체는 또한 컴퓨터 네트워크 전반에 걸쳐 분산되어 프로그램 명령들이, 예를 들어, 텔레매틱스 서버(telematics server) 또는 제어기 영역 네트워크(Controller Area Network; CAN)와 같은 분산 방식으로 저장 및 실행될 수 있다.In addition, the control unit, controller, or control server of the present disclosure may be implemented as a non-transitory computer-readable recording medium including executable program instructions executed by a processor. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, compact disk ROM, magnetic tapes, floppy disks, flash drives, smart cards, and optical data storage devices. It is not limited to this. The computer readable recording medium may also be distributed throughout a computer network to store and execute program instructions in a distributed manner, such as, for example, a telematics server or a controller area network (CAN).
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 철도 차량을 도시한 개략도이다.1 is a schematic diagram showing a railway vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 철도 차량(1)은 서로 연결된 복수개의 차량(5)을 포함한다. 차량(5)은 승객 또는 화물을 실을 수 있도록 되어 있고, 차량(5)의 하부에는 복수개의 대차(10)가 설치되어 차량이 선로 상에서 움직이는 것을 가능하게 한다. 상기 복수개의 차량(5) 중 하나에는 기관실이 형성되고, 상기 기관실에는 제어 서버 또는 제어기(160)와, 디스플레이(170)가 배치될 수 있다. As shown in Fig. 1, a
대차(truck; 10)는 통상적으로 2개 또는 3개의 차축 조립체로 구성되어 있으며, 차체를 지지하고 있다. 대차(10)는 대차틀과, 상기 대차틀에 장착되는 차축 조립체, 완충 장치, 제동 장치, 견인 모터(14), 기어 박스(16) 등을 포함한다. A
견인 모터(14)는 집전기(68)를 통하여 공급 받은 전기 에너지에 의하여 철도 차량(1)이 선로 상에서 움직이도록 하는 동력을 생성한다. 집전기(68)는 철도 차량(1)의 위에 설치된 전차선(electric car line)에 연결되어 전차선으로부터 전기 에너지를 공급 받는다. 상기 전차선은 철도 차량(1), 선로와 함께 전기회로를 형성할 수 있다. 상기 집전기(68)와 철도 차량(1) 사이에는 회로 차단기(66)가 장착되어 과전류로부터 철도 차량(1) 내의 회로를 보호할 수 있다. The
기어 박스(16)는 서로 치합된 복수개의 기어들을 포함하고, 견인 모터(14)에서 생성된 동력을 기어비에 따라 변환하고 변환된 동력을 차축 조립체를 통해 휠(12)에 전달한다. 상기 대차(10)는 당업자에게 잘 알려져 있으므로, 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.The
철도 차량(1)은 승객이 타거나 내릴 수 있는 도어(20)와, 상기 도어(20)의 작동을 제어하는 도어 제어 유닛(22)을 더 포함한다. 상기 도어(20)는 도어 제어 유닛(22)의 제어에 의하여 열리거나 닫힐 수 있다. The
철도 차량(1)은 배터리(30)와 공기 압축기(32)를 더 포함한다. 배터리(30)는 공기 압축기(32)에 전력을 공급하고, 상기 공기 압축기(32)는 배터리(30)의 전력에 의하여 작동하여 공기를 압축한다. 공기 압축기(32)에서 압축된 공기는 제동, 서스펜션, 또는 집전기(68) 등에 사용된다. 이를 위하여, 상기 공기 압축기(32)는 브레이크 제어 유닛(36)에 의하여 제어될 수 있다.The
철도 차량(1)은 방송 통화 장치(40)와, 무선 통신기(50)와, 화재 경보기(62)를 더 포함한다. 방송 통화 장치(40)는 승객에게 정보를 시각 또는 청각으로 전달하도록 되어 있고, 무선 통신기(50)는 다른 철도 차량(1)의 제어 서버 또는 제어기, 또는 관제실의 제어 서버와 데이터를 무선으로 통신하도록 되어 있다. 예를 들어, 무선 통신기(50)는 블루투스, 지그비, 와이파이, 엘티이 등의 무선 통신 규약을 통해 외부 서버 또는 다른 철도 차량(1)과 통신 가능하다. 화재 경보기(62)는 차량(5)에 화재가 발생하였는지 여부를 검출하고 이에 대한 신호를 제어기(160), 외부 서버, 또는 다른 철도 차량(1)에 전송할 수 있다.The
철도 차량(1)은 공조 장치(heating, ventilation, and air conditioning; HVAC)(60)를 더 포함한다. 상기 공조 장치(60)는 외부의 온도 변화에 관계 없이 차량(5) 실내의 온도를 적당한 온도로 유지하여 쾌적한 실내 환경을 유지할 수 있도록 한다.The
상기 철도 차량(1)은 주 변압기(34)와 배전반(64)을 더 포함한다. 상기 주 변압기(34)는 상기 집전기(68)를 통하여 수신하는 고전압을 각 전장 부품에서 요구하는 전압으로 변환하여 공급한다. 배전반(64)에는 다양한 스위치가 구비되어 있으며, 상기 스위치는 주 변압기(34)와 각 전장 부품 사이의 접속을 제어한다.The
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도어를 도시한 개략도이다. 2 is a schematic diagram showing a door according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 도어(20)는 제1, 2도어 패널(202, 204), 구동 모터(210), 스크류 축(212), 그리고 포크 조립체(220)를 포함한다. 또한, 도어(20)는 도어 작동 검출 센서(230), 도어 잠금 검출 센서(240), 내부 비상 핸들(250), 그리고 외부 비상 핸들(260)을 더 포함한다. 도 2에 도시된 도어(20)는 지하철의 도어를 예시한 것이며, 본 발명의 실시예를 이용하여 진단할 수 있는 도어는 반드시 도 2에 도시된 도어(20)에 한정되지 아니함을 이해할 수 있을 것이다. As shown in FIG. 2 , the
구동 모터(210)는 전류를 공급 받아 회전하며, 제1, 2도어 패널(202, 204)을 열거나 닫는다. 상기 구동 모터(210)는 모터축을 포함하며, 상기 모터축은 커플링(214)을 통해 스크류 축(212)에 연결되어 회전력을 전달한다.The driving
스크류 축(212)은 구동 모터(210)로부터 회전력을 전달 받아 회전한다. 상기 스크류 축(212)의 외주면에는 나사산이 형성되어 있다. The
포크 조립체(220)는 너트 유닛을 통하여 상기 스크류 축(212)에 이동 가능하게 결합된다. 또한, 포크 조립체(220)에는 제1, 2도어 패널(202, 204)이 결합되어 있다. 상기 스크류 축(212)의 나사산에 너트 유닛이 나사 결합되어 있으므로, 스크류 축(212)이 회전할 때 포크 조립체(220)는 스크류 축(212)을 따라 이동하며 제1, 2도어 패널(202, 204)을 이동시킨다. 이에 따라, 도어(20)는 열리거나 닫힐 수 있다. The
내부 비상 핸들(250)과 외부 비상 핸들(260)은 비상 시 도어(20)를 해제(unlock)하여 차량(5)의 내부 또는 외부에서 도어(20)를 수동으로 열거나 닫을 수 있도록 한다. The
도어 작동 검출 센서(230)는 도어(20)가 열렸는지 또는 닫혔는지를 검출하고, 도어 잠금 검출 센서(240)는 도어(20)가 해제되었는지 잠겼는지를 검출할 수 있다. The door
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 철도 차량의 도어의 결함을 진단하고 남은 수명을 계산하는 장치의 블록도이다. 3 is a block diagram of an apparatus for diagnosing defects in a door of a railroad car and calculating the remaining service life according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 철도 차량(1)의 도어(20)의 결함을 진단하고 남은 수명을 계산하는 장치는 데이터 검출기(100), 제어기(160), 디스플레이(170), 스피커(180), 그리고 모바일 장치(190)를 포함한다. As shown in FIG. 3, the device for diagnosing defects in the
데이터 검출기(100)는 도어(20)의 진단을 위한 데이터를 검출한다. 예를 들어, 상기 데이터는 도어(20)의 성능을 평가하기 위한 상태값(예를 들어, 제1, 2, 3, 4, 5상태값)을 포함할 수 있다. 데이터 검출기(100)는 도어 작동 검출 센서(230), 도어 잠금 검출 센서(240), 전류계(110), 그리고 타이머(120)를 포함할 수 있다. The
도어 작동 검출 센서(230)는 제1, 2도어 패널(202, 204)의 위치를 검출함으로써 도어(20)가 완전히 닫혔는지 또는 도어(20)가 완전히 열렸는지를 검출할 수 있다. 따라서, 도어 작동 검출 센서(230)는 도어(20)의 작동을 검출하고 이에 대한 신호를 제어기(160)에 전달한다. The door
도어 잠금 검출 센서(240)는 도어(20)의 기계적인 잠금 메커니즘이 해제되었는지 또는 잠겼는지를 검출한다. 통상적으로, 도어(20)가 열린 상태 또는 닫힌 상태를 유지하기 위하여, 도어(20)의 개폐 시 작동 초기 또는 작동 말기에 상기 기계적인 잠금 메커니즘이 해제되거나 잠긴다. 따라서, 도어 잠금 검출 센서(240)는 기계적인 잠금 메커니즘의 작동을 검출하고 이에 대한 신호를 제어기(160)에 전달한다. The door
전류계(110)는 구동 모터(210)에 인가되는 전류를 검출하고, 이에 대한 신호를 제어기(160)에 전달한다. The
타이머(120)는 특정 이벤트의 시작 시점부터 소요된 시간을 측정하고, 이에 대한 신호를 제어기(160)에 전송한다. 예를 들어, 특정 이벤트의 시작 시점은 도어 작동 구간이 시작한 시점일 수 있다. The
제어기(160)는 데이터 검출기(100)와 통신 가능하도록 연결되어 있으며, 데이터 검출기(100)에서 검출한 데이터에 대한 신호를 수신하도록 되어 있다. 제어기(160)는 데이터 검출기(100)로부터 수신한 신호를 이용하여 도어(20)를 진단하도록 되어 있다. 이러한 목적을 위하여, 제어기(160)는 설정된 프로그램에 의해 동작하는 하나 이상의 프로세서(162)로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시예에 따른 철도 차량의 도어의 결함을 진단하고 남은 수명을 계산하는 방법의 각 단계를 수행하도록 프로그래밍된 것일 수 있다. The
상기 제어기(160)는 데이터베이스(164)를 포함하며, 데이터베이스(164)는, 예를 들어 버퍼 데이터베이스(166)와 진단 데이터베이스(168)를 포함할 수 있다.The
제어기(160)는 도어(20)가 고장인 것으로 판단되면 고장 코드를 저장하고, 경고 신호를 디스플레이(170), 스피커(180), 및/또는 모바일 장치(190)에 전송할 수 있다. 정비사는 상기 경고 신호를 기초로 도어(20)를 정비하거나 교체할 수 있다.When it is determined that the
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 철도 차량의 도어의 결함을 진단하고 남은 수명을 계산하는 방법의 흐름도이다. 4 is a flowchart of a method for diagnosing a defect in a door of a railroad car and calculating the remaining service life according to an embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 철도 차량(1)의 도어(20)의 결함을 진단하고 남은 수명을 계산하는 방법은 도어(20)의 진단을 위한 상태값을 설정하는 단계(S300)와, 인덱스의 데이터베이스를 구축하는 단계(S310)와, 검출된 인덱스를 데이터베이스 내 기준 인덱스와 비교하는 단계(S320)와, 검출된 인덱스와 데이터베이스 내 기준 인덱스의 비교 결과 도어(20)의 결함을 진단하는 단계(S330)와, 상기 인덱스의 경향 분석을 통하여 도어(20)의 남은 수명을 계산하는 단계(S340)를 포함한다. 상기 도어(20)의 결함을 진단하는 단계(S330)에서 검출된 인덱스가 데이터베이스 내 기준 인덱스보다 크면 고장 코드를 저장하는 단계를 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 철도 차량(1)의 도어(20)의 결함을 진단하고 남은 수명을 계산하는 방법은 경고 신호를 디스플레이(170), 스피커(180), 외부 서버, 및/또는 모바일 장치(190)에 전송하는 단계와, 경고 신호를 디스플레이(170)를 통하여 시각적으로 출력하거나, 스피커(180)를 통하여 청각적으로 출력하거나, 외부 서버 및/또는 모바일 장치(190)를 통하여 시각적, 청각적 또는 촉각적으로 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다. As shown in FIG. 4, the method for diagnosing a defect in the
여기서, 상태값은 철도 차량(1)의 도어(20)의 성능을 평가하기 위한 데이터를 의미하며, 상기 도어(20)의 진단을 위하여 복수개의 상태값(예를 들어, 제1, 2, 3, 4, 5상태값)이 설정될 수 있다. 진단의 정확성을 위하여, 상기 상태값은 인덱스로 가공되고 상기 인덱스는 기준 인덱스로 가공될 수 있다. 이에 따라 철도 차량(1)의 도어(20)는 상태값에 따른 인덱스를 기준 인덱스와 비교함으로써 진단될 수 있다. 여기서, 상기 인덱스는 상기 상태값이거나, 상기 상태값을 가공하여 계산되고, 상기 기준 인덱스는 상기 인덱스에 설정 팩터를 적용하여 계산될 수 있다. 또한, 복수개의 상태값이 설정되어 있는 경우, 복수개의 인덱스와 복수개의 기준 인덱스가 계산될 수 있다. 예를 들어, 상태값이 제1, 2, 3, 4, 5상태값을 포함하는 경우, 제1, 2, 3, 4, 5인덱스와 제1, 2, 3, 4, 5기준 인덱스가 계산될 수 있다. 여기서, 제1인덱스는 상기 제1상태값이거나, 상기 제1상태값을 가공하여 계산되고, 상기 제1기준 인덱스는 상기 제1인덱스에 설정 팩터를 적용하여 계산될 수 있다. 또한, 제2인덱스는 상기 제2상태값이거나, 상기 제2상태값을 가공하여 계산되고, 상기 제2기준 인덱스는 상기 제2인덱스에 설정 팩터를 적용하여 계산될 수 있다. 마찬가지로, 제3인덱스는 상기 제3상태값이거나, 상기 제3상태값을 가공하여 계산되고, 상기 제3기준 인덱스는 상기 제3인덱스에 설정 팩터를 적용하여 계산될 수 있으며, 제4인덱스는 상기 제4상태값이거나, 상기 제4상태값을 가공하여 계산되고, 상기 제4기준 인덱스는 상기 제4인덱스에 설정 팩터를 적용하여 계산될 수 있으며, 제5인덱스는 상기 제5상태값이거나, 상기 제5상태값을 가공하여 계산되고, 상기 제5기준 인덱스는 상기 제5인덱스에 설정 팩터를 적용하여 계산될 수 있다. Here, the state value means data for evaluating the performance of the
여기서, 제1기준 인덱스를 위한 설정 팩터는 제2기준 인덱스를 위한 설정 팩터, 제3기준 인덱스를 위한 설정 팩터, 제4기준 인덱스를 위한 설정 팩터, 및/또는 제5기준 인덱스를 위한 설정 팩터와 동일하거나 다를 수 있다. 즉, 하나의 기준 인덱스를 위한 설정 팩터는 다른 하나의 기준 인덱스를 위한 설정 팩터와 동일하거나 다를 수 있다. Here, the setting factor for the first reference index is a setting factor for the second reference index, a setting factor for the third reference index, a setting factor for the fourth reference index, and/or a setting factor for the fifth reference index. may be the same or different. That is, a setting factor for one reference index may be the same as or different from a setting factor for another reference index.
상기 S310 단계는 도어(20)가 철도 차량(1)에 최초로 장착되어 데이터베이스가 구축되어 있지 않거나, 철도 차량(1)의 도어(20)가 정비되거나 교체되어 데이터베이스가 리셋된 경우 수행될 수 있다. 또한, S320 단계는 진단 데이터베이스(168) 내에 기준 인덱스가 존재하는 경우에만 수행될 수 있다.The step S310 may be performed when the database is not established because the
도 5는 도 4의 S310 단계의 흐름도이다. 5 is a flowchart of step S310 of FIG. 4 .
도 5에 도시된 바와 같이, 인덱스의 데이터베이스를 구축하는 단계(S310)는 버퍼 데이터베이스(166)에 저장 가능한 최대 상태값의 개수를 설정함으로써 시작된다(S410). 예를 들어, 사용자는 버퍼 데이터베이스(166)의 메모리 용량 등을 고려하여 최대 상태값의 개수를 설정할 수 있다. 이와는 달리, 제어기(160)는 버퍼 데이터베이스(166)의 메모리 용량 등을 고려하여 최대 상태값의 개수를 스스로 설정할 수 있다. 또한, 복수개의 상태값이 설정되어 있는 경우, 각 상태값에 대하여 버퍼 데이터베이스(166)에 저장 가능한 최대 상태값의 개수를 각각 설정할 수 있다. As shown in FIG. 5, the step of constructing the index database (S310) starts by setting the maximum number of state values that can be stored in the buffer database 166 (S410). For example, the user may set the maximum number of state values in consideration of the memory capacity of the
최대 상태값의 개수가 설정되면, 데이터 검출기(100)는 도어(20)의 진단을 위한 데이터를 검출하고(S420), 검출된 데이터를 가공하여 버퍼 데이터베이스(166) 내에 상태값으로 저장한다(S430). 여기서, 상기 데이터는 구동 모터(210)에 인가되는 전류를 포함한다. 또한, 상기 상태값은 제1, 2, 3, 4, 5상태값을 포함하며, 제1상태값은 도어(20)가 해제되는 도어 해제 구간에서 해제 피크 전류이고, 제2상태값은 도어가 실제로 열리거나 닫히는 도어 작동 구간 동안 전류 또는 상기 전류의 평균이며, 제3상태값은 도어 작동 구간 후 도어가 잠기는 도어 잠금 구간에서 잠금 피크 전류일 수 있으며, 제4상태값은 특정 시간 영역에서 구동 모터(210)에 인가되는 전류의 시간에 대한 적분값이고, 제5상태값은 특정 시간 영역에서 구동 모터(210)에 인가되는 전류의 m제곱(여기서, m은 2 이상의 정수임)의 시간에 대한 적분값일 수 있다. 즉, 상태값은 특정 시간 영역에서 구동 모터(210)에 인가되는 전류의 m제곱(여기서, m은 1 이상의 정수임)의 시간에 대한 적분값을 포함할 수 있다. When the maximum number of state values is set, the
이하, 도 6 및 도 9를 참고하여 도어(20)의 진단을 위한 데이터를 검출하는 단계(S420)를 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, the step of detecting data for diagnosis of the door 20 ( S420 ) will be described in more detail with reference to FIGS. 6 and 9 .
도 6은 도 5의 S420 단계의 흐름도이다. 6 is a flowchart of step S420 of FIG. 5 .
도 6에 도시된 바와 같이, 데이터를 검출하는 단계(S420)는 도어 작동 신호를 검출함으로써 시작된다(S510). 여기서, 도어 작동 신호는 도어(20)를 열라는 신호 또는 도어(20)를 닫으라는 신호일 수 있다. 상기 도어 작동 신호는 철도 차량(1)의 작동을 기초로 도어 제어 유닛(22)이 생성할 수 있다. S510 단계에서 도어 작동 신호가 검출되지 않으면, S420 단계는 진행되지 않는다. As shown in FIG. 6 , the step of detecting data (S420) starts by detecting a door operation signal (S510). Here, the door operation signal may be a signal to open the
또한, 제어기(160)는 도어 잠금 검출 센서(240)가 도어 해제 신호를 검출하였는지 판단한다(S520). 상기 S520 단계는 도어 해제 신호를 검출할 때까지 계속된다. Also, the
도어 작동 신호와 도어 해제 신호를 검출하면, 전류계(110)는 구동 모터(210)에 인가되는 전류를 측정한다(S530). 도 9는 도어가 열리고 닫힐 때 도어를 작동시키는 구동 모터에 인가되는 전류를 예시적으로 도시한 그래프이다. 도 9에는 도어(20)가 열린 후 닫힐 때까지의 전류가 도시되어 있다. 그러나, 도어(20)의 결함은 도어(20)가 열릴 때 진단되거나 도어(20)가 닫힐 때 진단될 수 있으므로, S530 단계에서는 통상적으로 도어(20)가 열리는 경우 또는 닫히는 경우의 전류가 측정된다. 또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 도어(20)가 열릴 때 전류와 도어(20)가 닫힐 때 전류가 서로 유사한 패턴을 가지고 있음을 알 수 있다. 즉, 작동 초기에는 전류가 급격히 증가하고, 작동 중기에는 전류가 대체로 일정하게 유지되며, 작동 말기에 전류가 다시 급격히 증가함을 알 수 있다. 이러한 전류의 패턴을 이용하여 도어(20)의 진단을 위한 제1, 2, 3상태값을 설정할 수 있다. 또한, 도어(20)가 정상적으로 열리거나 닫히는 경우, 각 시간 구간에서 인가되는 전류의 합 또는 각 시간 구간에서 인가되는 전류의 m제곱(여기서, m은 2 이상의 정수임)의 합은 거의 일정하게 유지됨을 알 수 있다. 이에 따라, 도어(20)의 진단을 위한 제4, 5상태값을 설정할 수 있다. 이에 대하여는 후술한다.Upon detecting the door operation signal and the door release signal, the
S530 단계는 도어 잠금 검출 센서(240)가 도어 잠금 신호를 검출할 때까지(S540) 계속 진행된다. Step S530 continues until the door
이하, 도 7, 도 8 및 도 10 내지 도 12를 참고로, 검출된 데이터를 가공하여 버퍼 데이터베이스(166) 내에 상태값으로 저장하는 단계(S430)를 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to FIGS. 7, 8, and 10 to 12, processing the detected data and storing the detected data as state values in the buffer database 166 (S430) will be described in more detail.
도 7은 도 5의 S430 단계의 일부의 흐름도이고, 도 8은 도 5의 S430 단계의 다른 일부의 흐름도이다. FIG. 7 is a flowchart of part of step S430 of FIG. 5 , and FIG. 8 is a flowchart of another part of step S430 of FIG. 5 .
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 검출된 데이터를 가공하여 버퍼 데이터베이스(166) 내에 상태값으로 저장하는 단계(S430)는 측정된 전류를 스무딩함으로써 시작된다(S610). 상기 측정된 전류에는 고주파 노이즈가 포함될 수 있으므로 진단을 위한 전처리로서 측정된 전류를 로패스 필터(low pass filter)나 이동평균 등을 이용하여 스무딩한다. As shown in FIGS. 7 and 8 , the step of processing the detected data and storing it as a state value in the buffer database 166 (S430) starts by smoothing the measured current (S610). Since the measured current may include high-frequency noise, the measured current is smoothed using a low pass filter or a moving average as a preprocessing for diagnosis.
도 10는 10개의 도 9와 같은 전류들을 스무딩한 전류의 그래프이다. 도 10은 도어(20)가 열린 후 닫힐 때까지 전류를 10번 측정하고, 10번 측정된 전류를 이동평균을 이용하여 스무딩한 전류의 그래프를 보여 준다. FIG. 10 is a graph of current obtained by smoothing 10 currents shown in FIG. 9 . 10 shows a graph of current obtained by measuring the current 10 times from the time the
도 10에 도시된 바와 같이, 도어(20)가 열리거나 닫히는 절차는 대체로 3개의 특징적인 작동 구간과 2개의 천이 구간을 포함한다. As shown in FIG. 10 , the procedure for opening or closing the
예를 들어, 도어(20)가 열리는 경우, 열림 초기에는 도어(20)의 기계적인 잠금 메커니즘이 해제된다. 도어(20)의 기계적인 잠금 메커니즘이 해제하기 위하여 상당히 큰 토크가 필요하므로, 구동 모터(210)에 많은 전류가 흐르게 된다. 여기에서, 도어(20)가 열릴 때 도어(20)의 기계적인 잠금 메커니즘이 해제하는 구간을 도어 해제 구간(O1)으로 지칭한다. 또한, 도어 해제 구간(O1)은 도어 작동 신호와 도어 해제 신호를 검출한 시점부터 전류가 증가한 후 감소하는 시점으로 정의될 수 있으며, 전류가 증가한 후 감소하였는지를 판단하기 위하여 제1설정 전류(Uom)가 사용될 수 있다. 즉, 도어 해제 구간(O1)은 도어 작동 신호와 도어 해제 신호를 검출한 시점부터 전류가 제1설정 전류(Uom) 이상인 후 제1설정 전류(Uom) 미만이 되는 시점으로 정의될 수 있다. For example, when the
도어(20)의 기계적인 잠금 메커니즘이 해제되면, 구동 모터(210)에 흐르는 전류는 서서히 감소한다. 그러나, 이러한 전류의 감소는 도어(20)의 작동 제어에 큰 영향을 끼치지 않으므로 도어 해제 구간(O1)부터 전류의 감소가 종료되는 시점까지를 제1천이 구간(T1)으로 정의한다. 제1천이 구간(T1)은 특징적인 작동 구간에 포함되지 아니한다. 그러나, 도어(20)에 결함이 발생하면 제1천이 구간(T1) 동안에도 구동 모터(210)에 인가되는 전류 또는 전류의 m제곱의 시간에 대한 적분값은 정상 상태의 전류 또는 전류의 m제곱의 시간에 대한 적분값보다 증가할 수 있으므로, 제1천이 구간(T1) 동안에도 구동 모터(210)에 인가되는 전류 또는 전류의 m제곱의 시간에 대한 적분값은 도어(20)의 결함을 진단하기 위하여 의미를 가질 수 있다. When the mechanical locking mechanism of the
제1천이 구간(T1) 후 상기 도어(20)가 실질적으로 열리며 이 때 전류는 대체로 일정하게 유지된다. 여기에서, 도어(20)가 실질적으로 열리는 구간을 도어 작동 구간(O2)으로 지칭한다. 도어 작동 구간(O2)을 정의하기 위하여 다양한 방법이 사용될 수 있으나, 본 명세서에서는 설정 시간을 사용한다. 즉, 도어(20)는 설정 시간 동안 실질적으로 열리도록 설정될 수 있으며, 도어 작동 구간(O2)이 시작된 후 설정 시간이 경과하면 도어 작동 구간(O2)이 종료된 것으로 정의할 수 있다. After the first transition period T1, the
도어 작동 구간(O2)이 종료된 후 도어(20)의 기계적인 잠금 메커니즘이 잠기기 전까지, 구동 모터(210)에 흐르는 전류는 특별한 전략에 따라 제어되지 아니하고 도어(20)의 작동 제어에 큰 영향을 끼치지 않는다. 따라서, 도어 작동 구간(O2)이 종료한 시점부터 도어(20)의 기계적인 잠금 메커니즘이 잠기기 시작한 시점까지를 제2천이 구간(T2)으로 정의하며, 제2천이 구간(T2)도 특징적인 작동 구간에 포함되지 아니한다. 그러나, 도어(20)에 결함이 발생하면 제2천이 구간(T2) 동안에도 구동 모터(210)에 인가되는 전류 또는 전류의 m제곱의 시간에 대한 적분값은 정상 상태의 전류 또는 전류의 m제곱의 시간에 대한 적분값보다 증가할 수 있으므로, 제2천이 구간(T2) 동안에도 구동 모터(210)에 인가되는 전류 또는 전류의 m제곱의 시간에 대한 적분값은 도어(20)의 결함을 진단하기 위하여 의미를 가질 수 있다.After the door operation period O2 is finished and until the mechanical locking mechanism of the
그 후, 도어(20)의 기계적인 잠금 메커니즘이 해제하기 위하여 상당히 큰 토크가 필요하므로, 구동 모터(210)에 다시 많은 전류가 흐르게 된다. 여기에서, 도어(20)가 열릴 때 도어(20)의 기계적인 잠금 메커니즘이 잠기는 구간을 도어 잠금 구간(O3)으로 지칭한다. 또한, 도어 잠금 구간(O3)은 전류가 증가한 후 감소하는 시점으로 정의될 수 있으며, 전류가 증가한 후 감소하였는지를 판단하기 위하여 제3설정 전류(Pom)가 사용될 수 있다. 즉, 도어 잠금 구간(O3)은 전류가 제3설정 전류(Pom) 이상이 되는 시점부터 제3설정 전류(Pom) 미만이 되는 시점으로 정의될 수 있다.Then, since a considerably large torque is required to release the mechanical locking mechanism of the
도어(20)가 열리는 경우와 유사하게, 도어(20)가 닫히는 경우에도 3개의 특징적인 작동 구간과 2개의 천이 구간이 정의된다. 즉, 도어 해제 구간(C1)은 도어 작동 신호와 도어 해제 신호를 검출한 시점부터 전류가 제1설정 전류(Ucm) 이상인 후 제1설정 전류(Ucm) 미만이 되는 시점으로 정의될 수 있고, 제1천이 구간(T3)은 도어 해제 구간(C1)부터 전류의 감소가 종료되는 시점으로 정의될 수 있으며, 도어 작동 구간(C2)은 도어 작동 구간(C2)이 시작된 시점부터 설정 시간이 경과한 시점까지로 정의될 수 있고, 제2천이 구간(T4)은 도어 작동 구간(C2)이 종료한 시점부터 도어(20)의 기계적인 잠금 메커니즘이 잠기기 시작한 시점까지로 정의될 수 있으며, 도어 잠금 구간(C3)은 전류가 제3설정 전류(Pcm) 이상이 되는 시점부터 제3설정 전류(Pcm) 미만이 되는 시점으로 정의될 수 있다.Similar to the case where the
도어(20)가 열리는 경우 또는 도어(20)가 닫히는 경우, 1주기는 도어 해제 구간(O1, C1), 제1천이 구간(T1, T3), 도어 작동 구간(O2, C2), 제2천이 구간(T2, T4), 그리고 도어 잠금 구간(O3, C3)을 순차적으로 포함한다. When the
다시 도 7 및 도 8을 참고하면, 제어기(160)는 도어 해제 구간(O1, C1)에서 해제 피크 전류(Uox, Ucx)를 제1상태값으로 검출한다(S620). 여기서, 해제 피크 전류(Uox, Ucx)는 도어 해제 구간(O1, C1)에서 전류의 최대값으로 정의된다. 즉, 도어(20)가 열릴 때에는 제1상태값은 도어 해제 구간(O1)에서 해제 피크 전류(Uox)이나, 도어(20)가 닫힐 때에는 제1상태값은 도어 해제 구간(C1)에서 해제 피크 전류(Ucx)이다. 도어(20)에 이상이 있을 때 도어 해제 구간(O1, C1)에서 구동 모터(210)에 인가되는 전류가 증가하므로 제1상태값은 도어 해제 구간(O1, C1)에서 전류의 최대값으로 정의될 수 있다. Referring back to FIGS. 7 and 8 , the
그 후, 제어기(160)는 제1천이 구간(T1, T3)이 시작되었는지를 판단한다. 즉, 제어기(160)는 검출된 전류가 제1설정 전류(Uom, Ucm) 미만인지를 판단한다(S630). 제1천이 구간(T1, T3)이 시작되었는지를 판단하는 이유는 도어 작동 구간(O2, C2)의 시작을 정확히 판단하기 위함이다. 즉, 도어(20)의 기계적인 잠금 메커니즘이 해제된 후 전류가 감소할 때에는 노이즈 등에 의하여 전류의 변동(fluctuation)이 크게 발생할 수 있다. 이러한 상황에서, 도어 작동 구간(O2, C2)을 판단하기 위하여 전류의 기울기를 이용하면, 전류 신호 왜곡으로 인하여 도어 작동 구간(O2, C2)의 시작을 정확히 판단할 수 없다. 따라서, 전류가 안정적으로 감소하는 시점부터 전류의 기울기를 계산함으로써 도어 작동 구간(O2, C2)의 시작을 정확히 판단할 수 있다. Then, the
상기 S630 단계에서 검출된 전류가 제1설정 전류(Uom, Ucm) 미만인 것으로 판단하면, 제어기(160)는 전류의 기울기를 계산한다(S640). 앞에서 설명한 바와 같이, 도어 작동 구간(O2, C2)에서는 전류가 안정적으로 일정한 값으로 유지된다. 이는 전류의 기울기의 절대값이 작은 것을 의미한다. If it is determined that the current detected in step S630 is less than the first set current (Uom, Ucm), the
그 후, 제어기(160)는 전류 기울기의 절대값이 설정 기울기 미만인지를 판단한다(S650). 즉, 전류 기울기의 절대값이 설정 기울기 미만인 것은 전류가 안정적으로 일정한 값으로 유지되는 것을 의미하며, 이에 따라 도어 작동 구간(O2, C2)의 시작을 판단할 수 있다. Then, the
S650 단계에서 전류 기울기의 절대값이 설정 기울기 이상이면, 제어기(160)는 제1천이 구간(T1, T3)이 진행중인 것으로 판단하고 전류 기울기를 계속하여 계산한다(S640).If the absolute value of the current slope is greater than or equal to the set slope in step S650, the
S650 단계에서 전류 기울기의 절대값이 설정 기울기 미만이면, 제어기(160)는 도어 작동 구간(O2, C2)이 시작된 것으로 판단하고 설정 시간 동안(즉, 도어 작동 구간 동안) 전류 또는 전류의 평균을 제2상태값으로 검출한다(S660). In step S650, if the absolute value of the current slope is less than the set slope, the
S660 단계를 진행하는 도중, 제어기(160)는 전류가 제2설정 전류 이상인지를 판단한다(S670). 승객이나 장애물에 의하여 도어(20)가 닫히거나 열리지 않은 일은 도어(20)가 실제고 닫히거나 열릴 때 발생하게 된다. 즉, 도어(20)의 비정상적인 작동은 도어 작동 구간(O2, C2)에서 발생한다. During step S660, the
도 11은 도어가 열릴 때 장애물이 있는 경우 구동 모터에 인가되는 전류를 예시적으로 도시한 그래프이고, 도 12는 도어가 닫힐 때 장애물이 있는 경우 구동 모터에 인가되는 전류를 예시적으로 도시한 그래프이다.11 is a graph exemplarily showing the current applied to the drive motor when an obstacle is present when the door is opened, and FIG. 12 is a graph exemplarily showing the current applied to the drive motor when there is an obstacle when the door is closed. am.
도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 도어(20)가 열리거나 닫히는 도중 장애물을 만나면 장애물에 의한 부하가 증가하여 전류가 제2상태값보다 설정값(da) 이상으로 커질 수 있다. 이러한 도어(20)의 비정상 작동 중에 검출된 상태값을 인덱스 및 기준 인덱스를 구하는데 사용하면 인덱스와 기준 인덱스가 왜곡될 수 있다. 또한, 비정상 작동 중에 검출된 상태값 또는 인덱스를 이용하여 도어(20)를 진단하면, 고장 진단 및 남은 수명의 예측이 부정확해진다. 따라서, 도어(20)의 비정상 작동이 검출되면, 제어기(160)는 비정상 작동이 검출된 주기에서 검출된 상태값들(예를 들어, 해당하는 주기에서의 제1, 2, 3, 4, 5상태값)을 버리고 데이터베이스 구축 및 진단에 사용되지 못하도록 한다. 즉, 도어 작동 구간(O2, C2)에서 전류가 제2설정 전류보다 큰 것으로 판단되면, 제어기(160)는 비정상 작동이 검출된 주기에서 검출된 데이터를 삭제하고(S675), 본 발명의 실시예에 따른 방법을 종료한다. As shown in FIGS. 11 and 12 , when the
이와는 달리, 도어 작동 구간(O2, C2)에서 전류가 제2설정 전류 이하인 것으로 판단되면, 제어기(160)는 도어 작동 구간(O2, C2)이 종료되었는지를 판단한다. 즉, 제어기(160)는 도어 작동 구간(O2, C2) 시작 후 설정 시간이 경과하였는지를 판단한다(S680). Contrary to this, when it is determined that the current is less than or equal to the second set current in the door operating sections O2 and C2, the
만일 S680 단계에서 도어 작동 구간(O2, C2) 시작 후 설정 시간이 경과하지 않았으면, 제어기(160)는 S660 단계로 돌아가 설정 시간 동안 전류 또는 전류의 평균을 제2상태값으로 계속 검출한다. If the set time has not elapsed after the start of the door operating section (O2, C2) in step S680, the
만일 S680 단계에서 도어 작동 구간(O2, C2) 시작 후 설정 시간이 경과한 것으로 판단되면(즉, 도어 작동 구간(O2, C2)이 종료된 것으로 판단되면), 제어기(160)는 도어 잠금 구간(O3, C3)이 시작되었는지를 판단한다. 즉, 전류가 제3설정 전류(Pom, Pcm) 이상인지를 판단한다(S682). S682 단계는 전류가 제3설정 전류(Pom, Pcm) 이상이 될 때까지 반복하여 수행된다. If it is determined in step S680 that the set time has elapsed after the start of the door operation period (O2, C2) (that is, when it is determined that the door operation period (O2, C2) has ended), the
만일 도어 잠금 구간(O3, C3)이 시작되었다고 판단하면, 제어기(160)는 잠금 피크 전류(Pox, Pcx)를 제3상태값으로 검출한다(S684). 그 후, 제어기(160)는 전류가 제3설정 전류(Pom, Pcm) 미만이 되는지를 판단한다(S686).If it is determined that the door locking period (O3, C3) has started, the
만일 S686 단계에서 전류가 제3설정 전류(Pom, Pcm) 이상인 것으로 판단되면, 제어기(160)는 S684 단계로 돌아가 계속하여 잠금 피크 전류(Pox, Pcx)를 제3상태값으로 검출한다. If it is determined in step S686 that the current is equal to or greater than the third set current (Pom, Pcm), the
만일 S686 단계에서 전류가 제3설정 전류(Pom, Pcm) 미만으로 판단되면, 제어기는 각 시간 구간에서 인가되는 전류의 합(즉, 각 시간 구간에서 인가되는 전류의 시간에 대한 적분값) 및 각 시간 구간에서 인가되는 전류의 m제곱(여기서, m은 2 이상의 정수임)의 합(즉, 각 시간 구간에서 인가되는 전류의 m제곱의 시간에 대한 적분값)을 제4, 5상태값으로 검출한다(S690). 하나의 예에서, 도어 해제 구간(O1, C1)에서 전류의 시간에 대한 적분값, 제1천이 구간(T1, T3)에서 전류의 시간에 대한 적분값, 도어 작동 구간(O2, C2)에서 전류의 시간에 대한 적분값, 제2천이 구간(T2, T4)에서 전류의 시간에 대한 적분값, 및/또는 도어 잠금 구간(O3, C3)에서 전류의 시간에 대한 적분값을 제4상태값으로 검출할 수 있다. 또한, 도어 해제 구간(O1, C1)에서 전류의 m제곱의 시간에 대한 적분값, 제1천이 구간(T1, T3)에서 전류의 m제곱의 시간에 대한 적분값, 도어 작동 구간(O2, C2)에서 전류의 m제곱의 시간에 대한 적분값, 제2천이 구간(T2, T4)에서 전류의 m제곱의 시간에 대한 적분값, 및/또는 도어 잠금 구간(O3, C3)에서 전류의 m제곱의 시간에 대한 적분값을 제5상태값으로 검출할 수 있다. 다른 하나의 예에서, 두 개 이상의 시간 구간(예를 들어 O1, T1)에서 인가되는 전류의 시간에 대한 적분값을 제4상태값으로 검출하고, 두 개 이상의 시간 구간(예를 들어 O1, T1)에서 인가되는 전류의 m제곱의 시간에 대한 적분값을 제5상태값으로 검출할 수 있다. 또 다른 하나의 예에서, 도어가 열리는 동안(즉, O1, T1, O2, T2, O3에서) 인가되는 전류의 시간에 대한 적분값 및/또는 도어가 닫히는 동안(즉, C1, T3, C2, T4, C3에서) 인가되는 전류의 시간에 대한 적분값을 제4상태값으로 검출하고, 도어가 열리는 동안(즉, O1, T1, O2, T2, O3에서) 인가되는 전류의 m제곱의 시간에 대한 적분값 및/또는 도어가 닫히는 동안(즉, C1, T3, C2, T4, C3에서) 인가되는 전류의 m제곱의 시간에 대한 적분값을 제5상태값으로 검출할 수 있다. If the current is determined to be less than the third set current (Pom, Pcm) in step S686, the controller determines the sum of the currents applied in each time interval (ie, the integrated value of the current applied in each time interval) and each The sum of m squares of currents applied in time intervals (where m is an integer greater than or equal to 2) (i.e., the integral value of m squares of currents applied in each time interval with respect to time) is detected as the 4th and 5th state values (S690). In one example, the integral value of the current over time in the door release section (O1, C1), the integral value of the current over time in the first transition section (T1, T3), the current in the door operation section (O2, C2) The time integral value of , the time integral value of the current in the second transition period (T2, T4), and/or the time integral value of the current in the door lock period (O3, C3) as the fourth state value can be detected. In addition, the integral value for the time of the m square of the current in the door release section (O1, C1), the integral value for the time of the m square of the current in the first transition section (T1, T3), the door operating section (O2, C2 ), the integral value over time of the m square of the current in the second transition period (T2, T4), the integral value over the time of the m square of the current in the second transition period (T2, T4), and / or the m square of the current in the door lock period (O3, C3) An integral value with respect to time of can be detected as a fifth state value. In another example, an integrated value with respect to time of current applied in two or more time intervals (eg, O1 and T1) is detected as a fourth state value, and two or more time intervals (eg, O1 and T1) are detected. ), an integral value of the m square of the applied current over time may be detected as the fifth state value. In another example, the time integral value of the current applied while the door is open (ie, at O1, T1, O2, T2, O3) and/or while the door is closed (ie, at C1, T3, C2, The integral value for the time of the applied current (at T4 and C3) is detected as the fourth state value, and at the time of the m square of the applied current while the door is open (ie, at O1, T1, O2, T2, and O3) An integral value for and/or an integral value for m squared time of the current applied while the door is closed (ie, at C1, T3, C2, T4, and C3) may be detected as the fifth state value.
그 후, 제어기(160)는 검출된 제1, 2, 3, 4, 5상태값을 버퍼 데이터베이스(166)에 저장한다(S695). Thereafter, the
다시 도 5를 참고하면, 버퍼 데이터베이스(166)에 제1, 2, 3, 4, 5상태값이 저장되면, 제어기(160)는 버퍼 데이터베이스(166)에 저장된 상태값의 개수가 최대 상태값의 개수 이상인지를 판단한다(S440). 도어(20)가 정상적으로 작동하는 한 주기 동안 제1, 2, 3, 4, 5상태값이 모두 저장되므로, 제어기(160)는 제1, 2, 3, 4, 5상태값 중 하나의 개수가 최대 상태값의 개수 이상인지를 판단한다. 이와는 달리, 제1, 2, 3, 4, 5상태값 전체의 개수가 최대 상태값의 개수 이상인지를 판단할 수도 있다. Referring back to FIG. 5 , when state values 1, 2, 3, 4, and 5 are stored in the
버퍼 데이터베이스(166)에 저장된 상태값의 개수가 최대 상태값의 개수 미만이면, 데이터 검출기(100)는 계속하여 도어(20)의 진단을 위한 데이터를 검출한다(S420).If the number of state values stored in the
버퍼 데이터베이스(166)에 저장된 상태값의 개수가 최대 상태값의 개수 이상이면, 제어기(160)는 버퍼 데이터베이스(166) 내의 상태값을 진단 데이터베이스(168)로 이전하고, 버퍼 데이터베이스(166) 내의 상태값을 삭제한다(S450). 버퍼 데이터베이스(166)에 저장되는 상태값의 개수는 최대 상태값의 개수이거나, 최대 상태값의 개수와 상태값의 종류의 개수의 곱이므로, 버퍼 데이터베이스(166)의 메모리 자원을 효율적으로 관리할 수 있다. If the number of state values stored in the
버퍼 데이터베이스(166)로부터 진단 데이터베이스(168)로 상태값들이 이전되면, 제어기(160)는 진단 데이터베이스(168) 내의 상태값들을 가공하여 인덱스와 기준 인덱스를 계산하고(S460), 상기 인덱스와 기준 인덱스를 진단 데이터베이스(168) 내에 저장한다. 여기서, 상태값이 제1, 2, 3, 4, 5상태값을 포함하고 있으므로, 상기 인덱스 및 기준 인덱스는 제1상태값에 대한 제1인덱스 및 제1기준 인덱스와, 제2상태값에 대한 제2인덱스 및 제2기준 인덱스와, 제3상태값에 대한 제3인덱스와 제3기준 인덱스와, 제4상태값에 대한 제4인덱스와 제4기준 인덱스와, 제5상태값에 대한 제5인덱스와 제5기준 인덱스를 포함한다. 또한, 상기 제1인덱스는 제1상태값, 제1상태값의 평균 또는 표준편차이고, 상기 제1기준 인덱스는 제1인덱스에 설정 팩터를 적용한 값이며, 상기 제2인덱스는 제2상태값, 제2상태값의 평균 또는 표준편차이고, 상기 제2기준 인덱스는 제2인덱스에 설정 팩터를 적용한 값이며, 상기 제3인덱스는 제3상태값, 제3상태값의 평균 또는 표준편차이고, 상기 제3기준 인덱스는 제3인덱스에 설정 팩터를 적용한 값이며, 상기 제4인덱스는 제4상태값, 제4상태값의 평균 또는 표준편차이고, 상기 제4기준 인덱스는 제4인덱스에 설정 팩터를 적용한 값이며, 상기 제5인덱스는 제5상태값, 제5상태값의 평균 또는 표준편차이고, 상기 제5기준 인덱스는 제5인덱스에 설정 팩터를 적용한 값일 수 있다. When state values are transferred from the
그 후, 제어기(160)는 진단 데이터베이스(168)의 업데이트를 수행한다(S470).Then, the
이하, 도 13을 참조로 진단 데이터베이스(168)의 업데이트하는 단계를 상세히 설명한다. Hereinafter, a step of updating the
도 13은 도 5의 S470 단계의 흐름도이다. 13 is a flowchart of step S470 of FIG. 5 .
도 13에 도시된 바와 같이, 진단 데이터베이스(168)의 업데이트를 수행하는 단계(S47)는 진단 데이터베이스(168) 내에 제1, 2, 3, 4, 5인덱스와 제1, 2, 3, 4, 5기준 인덱스가 저장되어 있을 때 수행된다. 즉, 진단 데이터베이스(168) 내에 제1, 2, 3, 4, 5인덱스와 제1, 2, 3, 4, 5기준 인덱스가 저장되어 있으면, 데이터 검출기(100)는 도어(20)의 진단을 위한 데이터를 검출한다(S710). 여기서, 상기 데이터는 구동 모터(210)에 인가되는 전류를 포함한다.As shown in FIG. 13, updating the diagnostic database 168 (S47) includes
제어기(160)는 데이터 검출기(100)에 의하여 검출된 데이터를 가공하여 버퍼 데이터베이스(166)에 제1, 2, 3, 4, 5상태값을 저장한다(S720). 제어기(160)는 버퍼 데이터베이스(166)에 저장된 상태값(예를 들어, 제1, 2, 3, 4, 5상태값 중 하나)의 개수가 최대 상태값의 개수(n) 이상인지를 판단한다(S730). The
버퍼 데이터베이스(166)에 저장된 상태값의 개수가 최대 상태값의 개수 미만이면, 데이터 검출기(100)는 계속하여 도어(20)의 진단을 위한 데이터를 검출한다(S710).If the number of state values stored in the
버퍼 데이터베이스(166)에 저장된 상태값의 개수가 최대 상태값의 개수 이상이면, 제어기(160)는 버퍼 데이터베이스(166) 내의 제1, 2, 3, 4, 5상태값을 진단 데이터베이스(168)로 이전하고, 버퍼 데이터베이스(166) 내의 해당 클래스의 제1, 2, 3, 4, 5상태값을 삭제한다(S740). If the number of state values stored in the
그 후, 제어기(160)는 진단 데이터베이스(168) 내의 제1, 2, 3, 4, 5인덱스 및 제1, 2, 3, 4, 5기준 인덱스를 업데이트한다(S750). 예를 들어, 제1, 2, 3, 4, 5상태값들의 분포에 근접한 확률 분포 함수를 정의하는 제1, 2, 3, 4, 5인덱스를 각각 업데이트한다. 예를 들어, 업데이트 전 진단 데이터베이스(168) 내의 제1상태값들의 개수, 평균 및 분산이 각각 Nc, Ac, σc 2이고, 버퍼 데이터베이스(166)으로부터 이전된 제1상태값들의 개수, 평균 및 분산이 각각 n, a, σ2이면, 업데이트 후 진단 데이터베이스(168) 내의 제1상태값들의 개수, 평균 및 분산은 다음과 같다.Then, the
업데이트 후 제1상태값들의 개수 = Nc+nNumber of first state values after update = Nc+n
업데이트 후 제1상태값들의 평균 = (Ac*Nc + a*n)/(Nc + n)Average of first state values after update = (Ac*Nc + a*n)/(Nc + n)
업데이트 후 제1상태값들의 분산 = (σc 2*Nc + σ2*n)/(Nc + n)Variance of first state values after update = (σ c 2 *Nc + σ 2 *n)/(Nc + n)
앞에서 언급한 바와 같이, 제1인덱스는 제1상태값들의 평균 또는 표준편차로 정의될 수 있으므로, 제1상태값들의 평균 및 분산이 업데이트되면 제1인덱스도 업데이트되게 된다. 또한, 진단 데이터베이스(168) 내의 제1인덱스가 업데이트되면, 진단 데이터베이스(168) 내의 제1기준 인덱스도 이에 따라 업데이트된다. As mentioned above, since the first index can be defined as the average or standard deviation of the first state values, the first index is also updated when the average and variance of the first state values are updated. Additionally, when the first index in the
그 후, 제어기(160)는 진단 데이터베이스(168)에 저장된 상태값들(예를 들어, 제1, 2, 3, 4, 5상태값 중 하나)의 개수가 설정 상태값의 개수 이상인지를 판단한다(S760). 도어(20)의 성능은 장착 초기, 교체 초기 또는 정비 초기에 높고, 사용 기간이 늘어남에 따라 감소된다. 따라서, 도어(20)의 성능을 평가하기 위한 기준으로 도어(20)의 장착 초기, 교체 초기 또는 정비 초기의 성능을 사용할 수 있다. 또한, 진단 데이터베이스(168)에 저장된 상태값들의 개수를 제한함으로써, 진단 데이터베이스(168)의 메모리 자원을 효율적으로 관리할 수 있다. 또한, 도어(20)의 성능을 평가하기 위한 기준으로 도어(20)의 장착 초기, 교체 초기 또는 정비 초기의 성능을 사용함으로써, 도어(20)의 결함을 정확히 진단할 수 있다. After that, the
S760 단계에서 진단 데이터베이스(168)에 저장된 상태값들의 개수가 설정 상태값의 개수 미만이면, 데이터 검출기(100)는 계속하여 도어(20)의 진단을 위한 데이터를 검출한다(S710).In step S760, if the number of state values stored in the
S760 단계에서 진단 데이터베이스(168)에 저장된 상태값들의 개수가 설정 상태값의 개수 이상이면, 제어기(160)는 진단 데이터베이스(168) 내의 인덱스 및 기준 인덱스의 업데이트를 금지한다(S770). 일부 실시예에서, 진단 데이터베이스(168)의 업데이트가 가능한 업데이트 기간을 설정하고, 데이터베이스 구축을 시작한 시점으로부터 업데이트 기간이 경과하면, 진단 데이터베이스(168) 내의 인덱스 및 기준 인덱스의 업데이트가 금지될 수 있다. 또한, 진단 데이터베이스(168) 내의 인덱스 및 기준 인덱스의 업데이트가 금지되면, 제어기(160)는 진단 데이터베이스(168)에 저장된 해당 상태값들을 삭제할 수 있다. 이에 따라, 진단 데이터베이스(168)의 메모리 자원을 관리할 수 있다. 더 나아가, 진단 데이터베이스(168) 내의 인덱스 및 기준 인덱스의 업데이트가 금지되면, 제어기(160)는 버퍼 데이터베이스(166)로부터 상태값들의 이전을 금지할 수 있다. 이 경우, 버퍼 데이터베이스(166)에 저장된 상태값의 개수가 최대 상태값의 개수 이상이면, 제어기(160)는 버퍼 데이터베이스(166) 내의 제1, 2, 3, 4, 5인덱스를 진단 데이터베이스(168) 내의 제1, 2, 3, 4, 5기준 인덱스와 각각 비교하고, 이후 버퍼 데이터베이스(166) 내의 제1, 2, 3, 4, 5상태값의 이전 없이 삭제할 수 있다.In step S760, if the number of state values stored in the
이하, 도 13을 참고로 도어(20)의 결함을 진단하는 단계(S330)를 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, the step of diagnosing the defect of the door 20 (S330) will be described in more detail with reference to FIG. 13 .
도 14는 하나의 예에 따른 도 4의 S330 단계의 흐름도이다. 14 is a flowchart of step S330 of FIG. 4 according to an example.
도 14에 도시된 바와 같이, 제어기(160)는 버퍼 데이터베이스(166) 또는 진단 데이터베이스(168) 내의 제1인덱스가 진단 데이터베이스(168) 내의 제1기준 인덱스 이상인지를 판단한다(S810). 즉, 버퍼 데이터베이스(166) 내의 제1상태값들이 진단 데이터베이스(168)로 이전되었으면, 제어기(160)는 진단 데이터베이스(168) 내의 제1인덱스를 진단 데이터베이스(168) 내의 제1기준 인덱스 이상인지를 판단하고, 버퍼 데이터베이스(166) 내의 제1상태값들이 진단 데이터베이스(168)로 이전되지 않았으면, 버퍼 데이터베이스(166) 내의 제1상태값들을 가공하여 제1인덱스를 계산하고 버퍼 데이터베이스(166)내의 제1인덱스를 진단 데이터베이스(168) 내의 제1기준 인덱스 이상인지를 판단한다.As shown in FIG. 14 , the
S810 단계에서 제1인덱스가 제1기준 인덱스 이상인 것으로 판단되면, 제어기(160)는 고장 코드를 저장한다(S860). 이와는 달리, S810 단계에서 제1인덱스가 제1기준 인덱스 미만인 것으로 판단되면, 제어기(160)는 버퍼 데이터베이스(166) 또는 진단 데이터베이스(168) 내의 제2인덱스가 진단 데이터베이스(168) 내의 제2기준 인덱스 이상인지를 판단한다(S820).If it is determined in step S810 that the first index is greater than or equal to the first reference index, the
S820 단계에서 제2인덱스가 제2기준 인덱스 이상인 것으로 판단되면, 제어기(160)는 고장 코드를 저장한다(S860). 이와는 달리, S820 단계에서 제2인덱스가 제2기준 인덱스 미만인 것으로 판단되면, 제어기(160)는 버퍼 데이터베이스(166) 또는 진단 데이터베이스(168) 내의 제3인덱스가 진단 데이터베이스(168) 내의 제3기준 인덱스 이상인지를 판단한다(S830).If it is determined in step S820 that the second index is greater than or equal to the second reference index, the
S830 단계에서 제3인덱스가 제3기준 인덱스 이상인 것으로 판단되면, 제어기(160)는 고장 코드를 저장한다(S860). 이와는 달리, S830 단계에서 제3인덱스가 제3기준 인덱스 미만인 것으로 판단되면, 제어기(160)는 버퍼 데이터베이스(166) 또는 진단 데이터베이스(168) 내의 제4인덱스가 진단 데이터베이스(168) 내의 제4기준 인덱스 이상인지를 판단한다(S840).If it is determined that the third index is equal to or greater than the third reference index in step S830, the
S840 단계에서 제4인덱스가 제4기준 인덱스 이상인 것으로 판단되면, 제어기(160)는 고장 코드를 저장한다(S860). 이와는 달리, S840 단계에서 제4인덱스가 제4기준 인덱스 미만인 것으로 판단되면, 제어기(160)는 버퍼 데이터베이스(166) 또는 진단 데이터베이스(168) 내의 제5인덱스가 진단 데이터베이스(168) 내의 제5기준 인덱스 이상인지를 판단한다(S850).If it is determined that the fourth index is greater than or equal to the fourth reference index in step S840, the
S850 단계에서 제5인덱스가 제5기준 인덱스 이상인 것으로 판단되면, 제어기(160)는 고장 코드를 저장한다(S860). 이와는 달리, S850 단계에서 제5인덱스가 제5기준 인덱스 미만인 것으로 판단되면, 제어기(160)는 도어(20)가 정상적으로 작동하는 것으로 판단하고 S340 단계로 진행한다.If it is determined in step S850 that the fifth index is greater than or equal to the fifth reference index, the
S860 단계에서 고장 코드가 저장되면, 제어기(160)는 경고 신호를 디스플레이(170), 스피커(180), 외부 서버, 및/또는 모바일 장치(190)에 전송할 수 있다. 정비사는 상기 경고 신호를 기초로 해당 부품을 정비하거나 교체할 수 있다.If the fault code is stored in step S860, the
한편, 도 14에서는 S810 단계, S820 단계, S830 단계, S840 단계, 또는 S850 단계에서 1번의 긍정적인 판단이 있으면 고장 코드를 저장하는 것으로 기재하고 있으나, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않는다. 즉, S810 단계, S820 단계, S830 단계, S840 단계, 또는 S850 단계에서 긍정적인 판단이 설정된 개수 이상이거나, S810 단계, S820 단계, S830 단계, S840 단계, 또는 S850 단계에서 긍정적인 판단이 나온 단계가 설정된 횟수 이상 반복되는 경우 고장 코드를 저장하도록 할 수 있다. 이 경우, 노이즈 및 외부 환경에 의한 진단의 부정확성을 더욱 줄일 수 있다. Meanwhile, in FIG. 14 , it is described that a failure code is stored if there is one positive determination in step S810, step S820, step S830, step S840, or step S850, but the embodiment of the present invention is not limited thereto. That is, when the number of positive decisions is greater than or equal to the set number in S810, S820, S830, S840, or S850, or a positive determination is made in S810, S820, S830, S840, or S850, If it is repeated more than a set number of times, a failure code can be saved. In this case, inaccuracy of diagnosis due to noise and external environment can be further reduced.
S330 단계에서 도어(20)가 정상적으로 작동하는 것으로 판단하면, 제어기(160)는 도어(20)의 남은 수명을 계산할 수 있다(S340). If it is determined that the
도 15는 인덱스에 따른 도어의 사용량을 예시한 그래프이다. 도 15에 예시된 그래프는 실험 등을 통하여 미리 설정될 수 있다. 15 is a graph illustrating door usage according to indexes. The graph illustrated in FIG. 15 may be set in advance through experiments or the like.
도 15에 도시된 바와 같이, 도어(20)의 사용 횟수가 증가하면 도어(20)를 작동시키는 부품들의 노화, 성능 저하 등으로 인하여 인덱스가 증가하게 된다. 인덱스가 고장 인덱스까지 증가하면 도어(20)의 정비, 교체가 필요하다. 즉, 도어(20)의 목표 사용 횟수에 해당하는 인덱스는 고장 인덱스로 정의된다. 따라서, 인덱스들의 경향 분석을 통하여 도어(20)의 남은 수명을 분석할 수 있다. As shown in FIG. 15 , when the number of uses of the
S340 단계에서, 제어기(160)는 제1, 2, 3, 4, 5인덱스 중 하나의 인덱스를 이용하여 현재 사용량을 추정하고, 목표 사용량에서 현재 사용량을 빼 도어(20)의 남은 수명을 계산할 수 있다. In step S340, the
이와는 달리, 제어기(160)는 제1인덱스에 따른 현재 사용량을 추정하고, 제2인덱스에 따른 현재 사용량을 추정하며, 제3인덱스에 따른 현재 사용량을 추정하고, 제4인덱스에 따른 현재 사용량을 추정하며, 제5인덱스에 따른 현재 사용량을 추정한다. 또한, 제어기(160)는 제1인덱스에 따른 현재 사용량, 제2인덱스에 따른 현재 사용량, 제3인덱스에 따른 현재 사용량, 제4인덱스에 따른 현재 사용량, 그리고 제5인덱스에 따른 현재 사용량 중 최대값을 최종 현재 사용량을 검출하고, 목표 사용량에서 최종 현재 사용량을 빼 도어(20)의 남은 수명을 계산할 수 있다. In contrast, the
그 후, 제어기(160)는 계산된 남은 수명을 디스플레이(170), 스피커(180), 외부 서버, 및/또는 모바일 장치(190)에 통지할 수 있다. 정비사는 통지된 남은 수명을 기초로 도어(20)의 교체, 정비를 준비할 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.Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and is easily changed from the embodiments of the present invention by a person skilled in the art to which the present invention belongs, so that the same It includes all changes within the scope recognized as appropriate.
Claims (15)
도어의 진단을 위한 상태값을 설정하는 단계;
도어의 진단을 위한 인덱스의 데이터베이스를 구축하는 단계;
검출된 인덱스를 기준 인덱스와 비교하는 단계; 그리고
검출된 인덱스가 데이터베이스 내 기준 인덱스보다 크면, 도어의 고장 코드를 저장하는 단계;
를 포함하고,
도어의 진단을 위한 인덱스의 데이터베이스를 구축하는 단계는
도어가 열린 후 닫히는 한 주기 동안 도어를 작동시키는 구동 모터에 인가되는 전류를 측정하는 단계;
상기 한 주기 내의 특정 시간 영역에서 구동 모터에 인가되는 전류의 m제곱의 시간에 대한 적분값을 상태값으로 저장하는 단계; 그리고
상기 상태값을 가공하여 인덱스와 기준 인덱스를 계산하는 단계;
를 포함하며,
상기 한 주기 내의 특정 시간 영역은 도어의 기계적인 잠금 메커니즘이 해제되는 2개의 도어 해제 구간, 도어가 실질적으로 열리거나 닫히는 2개의 도어 작동 구간, 도어의 기계적인 잠금 메커니즘이 잠기는 2개의 도어 잠금 구간, 도어 해제 구간과 도어 작동 구간 사이의 2개의 제1천이 구간, 그리고 도어 작동 구간과 도어 잠금 구간 사이의 2개의 제2천이 구간을 포함하는 철도 차량의 도어의 결함을 진단하고 남은 수명을 계산하는 방법.
(단, m은 1 이상의 정수임)A method for diagnosing a defect in a door of a railway vehicle and calculating the remaining life,
Setting a state value for door diagnosis;
Building a database of indexes for door diagnosis;
comparing the detected index with a reference index; and
If the detected index is greater than the reference index in the database, storing the failure code of the door;
including,
The step of building an index database for door diagnosis is
measuring a current applied to a driving motor that operates the door during a period of closing the door after opening the door;
storing, as a state value, an integral value of m square of the current applied to the driving motor in a specific time domain within the one period; and
calculating an index and a reference index by processing the state value;
Including,
The specific time period within the one period includes two door release sections in which the mechanical locking mechanism of the door is released, two door operating sections in which the door is actually opened or closed, two door locking sections in which the mechanical locking mechanism of the door is locked, A method for diagnosing defects in a door of a railway vehicle including two first transition sections between the door release section and the door operation section and two second transition sections between the door operation section and the door lock section and calculating the remaining life .
(However, m is an integer greater than 1)
상기 상태값은 도어가 열릴 때 도어 해제 구간, 제1천이 구간, 도어 작동 구간, 제2천이 구간, 그리고 도어 잠금 구간 동안 구동 모터에 인가되는 전류의 m제곱의 시간에 대한 적분값인 철도 차량의 도어의 결함을 진단하고 남은 수명을 계산하는 방법.According to claim 1,
The state value is the integral value of m squared time of the current applied to the driving motor during the door release period, the first transition period, the door operation period, the second transition period, and the door lock period when the door is opened. How to diagnose door defects and calculate remaining life.
상기 상태값은 도어가 닫힐 때 도어 해제 구간, 제1천이 구간, 도어 작동 구간, 제2천이 구간, 그리고 도어 잠금 구간 동안 구동 모터에 인가되는 전류의 m제곱의 시간에 대한 적분값인 철도 차량의 도어의 결함을 진단하고 남은 수명을 계산하는 방법.According to claim 1,
The state value is the integral value of m squared time of the current applied to the driving motor during the door release period, the first transition period, the door operation period, the second transition period, and the door lock period when the door is closed. How to diagnose door defects and calculate remaining life.
상기 데이터베이스는 상기 상태값이 저장되는 버퍼 데이터베이스와, 인덱스와 기준 인덱스가 저장되는 진단 데이터베이스를 포함하며,
버퍼 데이터베이스에 저장 가능한 최대 상태값의 개수가 설정되고,
상기 버퍼 데이터베이스에 저장된 상태값은 그 개수가 설정된 최대 상태값의 개수가 될 때가지 버퍼 데이터베이스에 저장되는 철도 차량의 도어의 결함을 진단하고 남은 수명을 계산하는 방법.According to claim 1,
The database includes a buffer database in which the status value is stored and a diagnosis database in which indexes and reference indexes are stored,
The maximum number of state values that can be stored in the buffer database is set,
The state values stored in the buffer database are stored in the buffer database until the number reaches the set maximum state value, and the defect of the door of the railroad car is diagnosed and the remaining life is calculated.
버퍼 데이터베이스에 저장된 상태값의 개수가 최대 상태값의 개수 이상이면, 버퍼 데이터베이스 내의 상태값을 진단 데이터베이스로 이전하고 버퍼 데이터베이스 내의 상태값을 삭제하는 철도 차량의 도어의 결함을 진단하고 남은 수명을 계산하는 방법.According to claim 5,
If the number of state values stored in the buffer database is greater than or equal to the maximum number of state values, the state values in the buffer database are transferred to the diagnostic database and the state values in the buffer database are deleted. method.
진단 데이터베이스로 상태값이 이전되면, 진단 데이터베이스 내의 상태값을 가공하여 인덱스와 기준 인덱스를 계산하는 철도 차량의 도어의 결함을 진단하고 남은 수명을 계산하는 방법.According to claim 6,
A method of diagnosing a defect in a door of a railway vehicle and calculating the remaining life by calculating an index and a reference index by processing the state value in the diagnostic database when the state value is transferred to the diagnostic database.
진단 데이터베이스 내에 저장된 상태값의 개수가 설정 개수가 될 때까지 인덱스와 기준 인덱스가 업데이트되는 철도 차량의 도어의 결함을 진단하고 남은 수명을 계산하는 방법.According to claim 7,
A method of diagnosing a defect in a door of a railway vehicle in which the index and reference index are updated until the number of state values stored in the diagnosis database reaches the set number and calculating the remaining life.
진단 데이터베이스에 저장된 상태값의 개수가 설정 개수 이상이면, 인덱스와 기준 인덱스의 업데이트가 금지되는 철도 차량의 도어의 결함을 진단하고 남은 수명을 계산하는 방법.According to claim 7,
A method of diagnosing a defect in a door of a railway vehicle in which updating of indexes and reference indexes is prohibited when the number of state values stored in the diagnosis database is more than a set number and calculating the remaining service life.
상기 한 주기 내의 특정 시간 영역에서 구동 모터에 인가되는 전류의 m제곱의 시간에 대한 적분값을 상태값으로 저장하는 단계는 측정된 전류를 스무딩(smoothing)하는 단계를 더 포함하는 철도 차량의 도어의 결함을 진단하고 남은 수명을 계산하는 방법.According to claim 1,
The step of storing, as a state value, the integral value for the time of the m square of the current applied to the drive motor in a specific time domain within the one period as a state value, further comprising the step of smoothing the measured current. How to diagnose faults and calculate remaining life.
상기 인덱스는 상기 상태값, 상기 상태값의 평균 또는 표준편차이고, 상기 기준 인덱스는 상기 인덱스에 설정 팩터를 적용한 값인 철도 차량의 도어의 결함을 진단하고 남은 수명을 계산하는 방법.According to claim 1,
The index is the state value, the average or standard deviation of the state value, and the reference index is a value obtained by applying a set factor to the index, diagnosing a defect in a door of a railroad car and calculating the remaining life.
도어의 남은 수명을 계산하는 단계를 더 포함하고,
도어의 남은 수명을 계산하는 단계는
인덱스에 따른 현재 사용량을 추정하는 단계; 그리고
상기 현재 사용량과 목표 사용량을 기초로 도어의 남은 수명을 계산하는 단계;
를 포함하는 철도 차량의 도어의 결함을 진단하고 남은 수명을 계산하는 방법.According to claim 1,
Further comprising calculating the remaining life of the door,
The steps to calculate the remaining life of the door are
estimating the current usage according to the index; and
Calculating the remaining life of the door based on the current usage amount and the target usage amount;
A method for diagnosing a defect in a door of a railway vehicle and calculating the remaining life.
도어의 남은 수명을 계산하는 단계는 상기 계산된 남은 수명을 통지하는 단계를 더 포함하는 철도 차량의 도어의 결함을 진단하고 남은 수명을 계산하는 방법.According to claim 12,
The step of calculating the remaining life of the door further includes the step of notifying the calculated remaining life.
진단 데이터베이스 내에 기준 인덱스가 존재하지 않으면, 검출된 인덱스를 기준 인덱스와 비교하는 단계는 수행되지 않는 철도 차량의 도어의 결함을 진단하고 남은 수명을 계산하는 방법.According to claim 5,
A method of diagnosing a defect in a door of a railway vehicle and calculating a remaining service life in which the step of comparing the detected index with the reference index is not performed if the reference index does not exist in the diagnosis database.
도어의 진단을 위한 상태값을 포함하는 데이터를 측정하는 데이터 검출기; 그리고
상기 데이터 검출기에 의하여 검출된 데이터를 이용하여 도어의 고장을 진단하고 남은 수명을 계산하도록 된 제어기;
를 포함하며,
상기 제어기는 제1항 및 제3항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 따른 철도 차량의 도어의 결함을 진단하고 남은 수명을 계산하는 방법을 실행하도록 되어 있는 철도 차량의 도어의 결함을 진단하고 남은 수명을 계산하는 장치.
A device for diagnosing a defect in a door of a railroad car and calculating the remaining life,
a data detector for measuring data including state values for door diagnosis; and
a controller configured to diagnose a failure of the door using the data detected by the data detector and calculate the remaining service life;
Including,
The controller diagnoses a defect in a door of a railroad vehicle and executes a method for diagnosing a defect in a door of a railroad vehicle and calculating a remaining service life according to any one of claims 1 and 3 to 14, and A device that calculates the remaining life.
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E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |