KR102645845B1 - 철도차량용 공기압축기의 이상누기 감지장치 및 방법 - Google Patents

철도차량용 공기압축기의 이상누기 감지장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 철도차량용 공기압축기의 공기저장관(MRP, Main Reservoir Pipe)의 비정상적인 누기를 감지하고, 판별하기 위한 기술에 관한 것으로서, 공기저장관의 내부 압력에 따라 작동하는 조압기의 작동신호에 근거하여 공기압축기의 동작시간과 비동작시간을 계산하고, 이렇게 계산된 공기압축기의 동작패턴정보에서 발생하는 변칙의 심각도나 빈도에 따라 공기저장관의 이상누기를 판별하는 것을 특징으로 한다.

Description

철도차량용 공기압축기의 이상누기 감지장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING ABNORMAL LEAKAGE ON AN AIR COMPRESSOR FOR RAILWAY VEHICLES}
본 발명은 철도차량용 공기압축기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 철도차량용 공기압축기의 공기저장관(MRP, Main Reservoir Pipe)의 비정상적인 누기를 감지하고, 판별하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 철도차량은 대단위 운송수단으로서 철도차량의 운행을 위해서는 추진 및 제동 시스템이 구비되어야 한다. 철도차량을 제동하기 위한 제동 시스템은 압축공기를 이용한 공기압 제동장치가 적용되고 있는바, 이와 같이 공기압에 의한 제동 시스템은 열차 하부에 설치된 공기압축기와 제동제어장치 내 제동밸브의 작동에 따라 각 차량간에 연결된 제동관(BCP, Brak Cylinder Pipe)을 통하여 제동실린더에 제동압력을 전달하는 구조를 갖는다.
특허문헌 1(대한민국 등록특허공보 제 10-0493562 호)에 따르면, 철도차량의 제동시스템은, 기관차에 탑재된 공기압축기와 각 차량으로 부착되는 보조공기통을 제동관에 의해 연결시켜 제동관과 보조공기통에 일정한 공기압을 충기토록 하되, 제동관과 보조공기통의 사이로는 일방향밸브를 설치하여 제동관으로부터 보조공기통으로만 공기가 유입되도록 구성되고, 각 차량의 보조공기통으로는 제동관의 압력변화에 따라 삼동작용을 하는 제어밸브와 제륜자의 링크기구와 연결되어 제륜자를 차륜(W)에 밀착시키는 제동실린더가 연결되는 구조를 갖는다. 따라서, 열차의 제동 시에는 기관차가 기관차내의 제동밸브를 작동, 제동관의 압력을 하강시키게 되면, 제동관의 압력변화신호를 전달받는 제어밸브는 보조공기통의 압축공기를 제동실린더로 이동케 하여 제동실린더와 연결된 링크기구를 작동시켜 제륜자를 차륜(W)에 밀착시키므로 제동력을 얻게 되고, 제동력의 완화 시는 제동밸브를 제어하여 주공기통의 압축공기를 제동관과 보조공기통으로 보내 압력을 상승시키게 되며 제동관의 압력상승신호를 받은 제어밸브의 작동으로 제동실린더에서 작용하던 공기를 대기로 방출시키게 되고, 링크기구에 연결된 스프링의 탄성회복력에 의해 차륜(W)에 밀착되었던 제륜자를 원위치되도록 함으로써 제동력이 완화되는 것이다.
한편, 철도차량의 주공기 압축기의 제어와 관련된 기술로는 특허문헌 2(대한민국 등록특허공보 제 10-1498542 호), 특허문헌 3(대한민국 등록특허공보 제 10-1669737 호) 및 특허문헌 4(대한민국 등록특허 제 10-2208237 호) 등이 공개되어 있다.
이들 종래기술을 참조하면, 철도차량의 주공기 압축기는 압축공기를 발생시키며, 이 압축공기는 공기저장관(MRP, Main Reservoir Pipe)을 통해 공기제동장치 및 와이퍼 등에 공급되어 해당 장치를 동작시킨다. 공기저장관에는 조압기(CMG, Compressor Motor Governor)가 설치되어 압축공기의 압력에 따라 주공기 압축기의 운전 여부를 결정하게 된다. 이를 좀 더 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 통상적인 철도차량용 주공기 압축기 제어 장치의 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 주공기 압축기 제어 장치는 내부에 모터(M)와 공기저장기를 갖춘 주공기압축기(CM), 조압기(CMG), 공기저장관(MRP,Main Reservoir Pipe)을 포함한다. 공기저장관(MRP)은 파이프 형태로서 주공기 압축기의 공기저장기에 연결되며, 공기저장관(MRP)에는 조압기(CMG, Compressor Motor Governor)가 설치되어 있다.
따라서, 조압기(CMG)에서 측정되는 공기저장관(MRP) 내부의 압축공기의 압력이 지정된 하한압력(PL) 이하이면, 조압기(CMG)에서 주공기압축기(CM)의 모터(M)에 기동 명령을 내리게 되고, 압축공기의 압력이 지정된 상한압력(PH) 이상이면, 조압기(CMG)에서 주공기 압축기(CM)의 모터(M)에 정지 명령을 내리게 된다. 이러한 제어 방법을 통해 철도차량의 공기제동 등에 필요한 압축공기의 압력을 일정 이상으로 유지할 수 있다.
따라서, 철도차량의 공기저장관(MRP)에 누기가 발생하게 되면, 운행중 공기압력의 저하로 인해 주공기 압축기(CM)가 자주 작동되어야 하기 때문에 장기적으로 공기압축기의 수명을 단축시켜서 공기압축기 및 그 부품 등의 유지, 보수 비용을 증가시킬 우려가 있다.
그러나, 종래에는 운행중인 철도차량의 공기저장관(MRP)의 누기를 감지하고 판별하는 방안이 뚜렷하게 제안되지 않았다.
KR 10-0493562 B1 KR 10-1498542 B1 KR 10-1669737 B1 KR 10-2208237 B1
철도차량은 주기적으로 동일한 구간을 반복적으로 운행하는 것이 일반적이다. 이에 따라, 철도차량용 공기압축기의 동작 시간(run time)과 비동작 시간(idle time) 역시 규칙적인 패턴을 보이게 된다.
본 발명자들은 규칙적인 패턴을 보이는 공기압축기의 동작 시간에 변칙(anomaly)이 발생하는 경우, 그 발생 원인의 대부분이 공기압축기(CM)의 공기저장관(MRP)의 이상 누기에 의한 것임을 알게 되었다.
따라서, 본 발명은 공기압축기의 동작 패턴을 감시하는 것에 의해 공기저장관의 이상 누기를 감지하고, 판별하는 것을 주요한 기술적 과제로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 1 양태에 따른 철도차량의 제동시스템을 위한 공기압축기의 이상누기를 감지하는 방법은, 철도차량의 열차종합 제어시스템(TCMS)으로부터 일정한 기간동안의 공기압축기의 동작시간(run time)과 비동작시간(idle time)에 대한 동작패턴정보를 생성하는 단계와; 상기 동작패턴정보를 미리 설정된 기준패턴정보와 비교하여 변칙(anomaly)이 적어도 하나 이상 존재하는지 판단하는 단계와; 상기 변칙중 심각도(significant level)가 제 1 기준값(m)을 초과하는 변칙이 적어도 하나 이상 존재하는지 판단하는 단계와; 상기 변칙의 발생 빈도(frequency)가 제 2 기준값(n)을 초과하는지 판단하는 단계; 및 상기 심각도가 제 1 기준값을 초과하거나 상기 빈도가 제 2 기준값을 초과하는 경우, 상기 공기압축기의 이상누기로 판별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 제 2 양태에 따른 철도차량의 열차종합 제어시스템(TCMS)과 통신망을 통해 연결되어 철도차량용 공기압축기의 이상누기를 감지하는 장치는, 상기 열차종합 제어시스템(TCMS)과 통신하는 통신부; 공기압축기의 이상누기를 감지하기 위한 알고리즘을 실행하기 위한 적어도 하나 이상의 소프트웨어 프로그램을 저장하는 메모리; 및 상기 메모리에 저장된 상기 하나 이상의 소프트웨어 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 열차종합 제어시스템(TCMS)으로부터 수신한 일정한 기간동안의 공기압축기의 동작신호에 근거하여 공기압축기의 동작시간(run time)과 비동작시간(idle time)에 대한 동작패턴정보를 생성하는 단계와; 상기 동작패턴정보를 미리 설정된 기준패턴정보와 비교하여 변칙(anomaly)이 적어도 하나 이상 존재하는지 판단하는 단계와; 상기 변칙중 심각도(significant level)가 제 1 기준값(m)을 초과하는 변칙이 적어도 하나 이상 존재하는지 판단하는 단계와; 상기 변칙의 발생 빈도(frequency)가 제 2 기준값(n)을 초과하는지 판단하는 단계; 및 상기 심각도가 제 1 기준값을 초과하거나 상기 빈도가 제 2 기준값을 초과하는 경우, 상기 공기압축기의 이상누기로 판별하는 단계를 포함하는 프로세스를 실행하는 것을 특징으로 한다.
상기 동작패턴정보는 압축공기에 대한 전달 통로인 공기저장관에 설치되어 압축공기의 압력에 따라 동작하는 조압기의 동작신호에 근거하여 동작시간(run time)과 비동작시간(idle time)을 카운팅한 패턴정보인 것을 특징으로 한다.
상기 조압기의 동작신호는 상기 공기저장관의 내부 압력에 따라 ON/OFF 동작하는 CMG 스위치의 CMG 신호 및/또는 상기 CMG 스위치의 ON/OFF 동작에 연동하여 작동하는 Comp 릴레이의 Comp 신호인 것을 특징으로 한다.
상기 CMG 스위치는 상기 공기저장관의 내부 압력이 미리 정해진 하한압력(PL) 이하이면 ON으로 작동하고, 미리 정해진 상한압력(PH) 이상이면 다시 OFF로 작동하는 것을 특징으로 한다.
상기 조압기는 상기 CMG 스위치가 ON이 되고, 이에 연동하여 상기 Comp 릴레이가 ON됨에 따라 상기 공기압축기를 구동하는 모터에 전원이 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 기준패턴정보는 정상상태의 공기압축기로부터 측정된 공기압축기의 동작시간(run time)과 비동작시간(idle time)에 대한 동작패턴정보인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 공기압축기의 동작 패턴의 변칙(anomaly)을 관찰하는 것에 의해 공기저장관의 이상 누기를 손쉽게 감지할 수 있다. 따라서, 공기저장관의 이상 누기를 조기에 발견하여 치유할 수 있고, 이로 인해, 공기압축기를 필요이상으로 과도하게 동작시킬 필요가 없어서 공기압축기를 포함하는 제동 시스템 전반의 수명을 증가시킬 수 있다. 결국, 본 발명은 철도차량용 공기압축기의 유지, 보수 비용을 종래에 비해 현저하게 저감시킬 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래기술에 따른 철도차량용 공기압축기의 제어장치에 대한 간략한 기능 블록도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 철도차량용 공기압축기의 이상 누기 감지 시스템의 기능 블록도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 조압기의 내부 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 이상누기 감지장치의 하드웨어 구성의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 철도차량용 공기압축기의 제어 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 철도차량용 공기압축기의 이상누기 감지과정을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 또한, 본 발명의 도면과 명세서에서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 철도차량용 공기압축기의 이상 누기 감지 시스템의 기능 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 이상 누기 감지 시스템은, 크게 철도차량용 공기압축기 제어장치(100)와, 열차종합 제어시스템(TCMS)(200) 및 이상누기 감지장치(300)를 포함한다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 철도차량용 공기압축기 제어장치(100)는 철도차량의 제동을 위한 압축공기를 발생시키기 위하여 내부에 모터(M, 111)와 공기저장기(112)를 구비하는 주공기압축기(CM, 110); 주공기압축기(110)로부터 압축공기를 전달받아 압축공기의 전달 통로 역할을 하고, 압축공기의 압력을 출력하는 공기저장관(MRP, 130); 공기저장관(130)에 설치되어 압축공기를 전달받고, 압축공기의 압력이 미리 정해진 하한압력(PL) 이하인 경우에 상기 주공기압축기(110)의 모터(111)에 기동 명령을 전달하고, 압축공기의 압력이 미리 정해진 상한압력(PH) 이상인 경우에 상기 주공기압축기(110)의 모터(111)에 정지 명령을 전달하는 조압기(CMG, 120)를 포함한다.
또한, 상기 열차종합 제어시스템(200)은 공기저장관(130)으로부터 압축공기의 압력을 전달받고, 전기추진장치(미도시)로부터 운행속도를 전달받으며, 조압기(120)로부터 CMG 신호의 ON/OFF 패턴 또는 Comp 신호의 ON/OFF 패턴을 전달받아 저장하고, 이를 통신망(250)을 통해서 원격의 이상누기 감지장치(300)에 주기적으로 전달한다.
상기 이상누기 감지장치(300)는 통신망(250)을 통해 상기 열차종합 제어시스템(200)으로부터 조압기(120)로부터 일정한 기간동안 기록된 공기압축기의 동작시간정보(즉, CMG 신호의 ON/OFF 패턴 또는 Comp 신호의 ON/OFF 패턴)를 전달받아 분석하고, 상기 동작시간정보내에 규칙적인 패턴을 벗어나는 변칙(anomaly)이 발생하면 공기저장관(MRP)의 이상 누기로 판별하는 원격지의 컴퓨터 장치이다.
상기 통신망(250)은 유선망으로서는, 예컨대 인터넷(Internet)으로서, TCP/IP 프로토콜 및 그 상위계층에 존재하는 여러 서비스, 즉 HTTP(HyperText Transfer Protocol), Telnet, FTP(File Transfer Protocol), DNS(Domain Name System), SMTP(Simple Mail Transfer Protocol), SNMP(Simple Network Management Protocol), NFS(Network File Service), NIS(Network Information Service)를 제공하는 전 세계적인 개방형 컴퓨터 네트워크 구조를 의미하며, 기타 적용 가능한 모든 종류의 전용망을 포함한다.
상기 통신망(250)에서 무선망은, 상기 열차종합 제어시스템(TCMS, 200)과 이상누기 감지장치(300)를 서로 연동시키기 위한 무선 네트워크로서, 핸드 오버 및 무선 자원 관리 기능 등을 수행한다. 이와 같은 무선망은, 기지국 및 기지국 제어기를 포함하여 구성되고, 동기식 및 비동기식을 모두 지원한다. 여기서, 동기식인 경우에는 기지국은 BTS(Base Transceiver Station), 기지국 제어기(206/1∼206/N)는 BSC(Base Station Controller)가 될 것이고, 비동기식인 경우에는 기지국은 노드(node)B, 기지국 제어기는 RNC(Radio Network Controller)가 될 것이다. 물론, 무선망은 이에 한정되는 것은 아니고, CDMA망이 아닌 GSM망 및 향후 구현될 모든 차세대(5G, 6G 등) 이동 통신 시스템의 접속망을 포함할 수 있다.
상기 이상누기 감지장치(200)는 도 6의 이상누기 감지 알고리즘을 실행하는 범용 컴퓨터 장치 또는 전용의 컴퓨터 장치일 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 조압기(120)의 내부 구성도이다.
도 3을 참조하면, 조압기(120)는 공기저장관(MRP)(130)의 내부 압력(MR Pressure, MRp)을 측정하는 압력 센서(121)와 이 압력 센서(121)로부터의 압력이 미리 정해진 하한압력(PL)(예를 들어, 8.5bar) 이하이면 ON으로 작동하고, 미리 정해진 상한압력(PH)(예를 들어, 10.0bar) 이상이면 다시 OFF로 작동하는 조압 스위치(122)와, 조압 스위치(122)의 ON/OFF 동작에 연동하여 ON/OFF 동작하는 조압 릴레이(123)를 포함한다. 따라서, 공기저장관(MRP)(130)의 내부 압력(MR Pressure, MRp)이 하한 압력(PL)(예를 들어, 8.5bar) 이하로 떨어지면, 상기 조압 스위치(122)와 조압 릴레이(123)가 ON이 되고, 모터(M)를 구동하기 위한 전원이 주공기압축기(110)의 모터(111)에 공급되어 모터(111)가 구동된다. 이에 따라, 공기저장관(130)의 내부 압력은 다시 상승하기 시작한다.
또한, 공기저장관(130)의 내부 압력이 상승되어 미리 정해진 상한 압력(PH)(예를 들어, 10bar) 이상이 되면, 상기 조압 스위치(122)와 조압 릴레이(123)가 OFF 되고, 공기압축기(110)의 모터(111)에 공급되는 전원이 차단되어 모터(111)의 구동이 중단된다. 이에 따라, 공기저장관(130)의 내부 압력은 다시 하강하기 시작한다.
이와 같이, 조압기(120)의 조압 스위치(122)와 조압 릴레이(123)의 동작 패턴은 공기압축기의 동작 패턴과 동일함을 알 수 있다. 따라서, 조압 스위치(122)의 동작신호(CMG 신호)와 조압 릴레이(123)의 동작신호(Comp 신호)중 어느 하나를 모니터링하는 것은 실질적으로 공기압축기(110)의 동작을 모니터링하는 것과 동일하다. 즉, 공기압축기(110)의 동작시간(run time)과 비동작시간(idle time)은 조압 스위치(122)의 동작신호(CMG 신호) 및/또는 조압 릴레이(123)의 동작신호(Comp 신호)로부터 계산할 수 있다.
그러므로, 본 발명에 따른 열차종합 제어시스템(200)은 조압기(120)로부터 CMG 신호 및/또는 Comp 신호를 입력받고, 이를 일정한 기간동안(예를 들어, 1일 단위) 기록한다. 그리고, 지정된 이상누기 판별시점(예를 들어, 매일 자정)이 되면, 상기 누적 기록된 CMG 신호 및/또는 Comp 신호를 통신망(250)을 경유하여 원격지의 이상누기 감지장치(300)에 전달한다.
도 4는 본 발명에 따른 이상누기 감지장치의 하드웨어 구성의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 이상누기 감지장치(300)는, 통신부(310), 프로세서(320), 및 메모리(330)를 포함할 수 있다.
프로세서(320)는 시스템 온 칩일 수 있고 하나 이상의 중앙 처리 장치(CPU), 전용 그래픽 처리 장치(GPU) 또는 둘 다를 포함 할 수 있다. 또한, 프로세서(320)는 동일하거나 상이한 유형의 다중 프로세서를 포함 할 수 있다.
일 실시예에 따른 프로세서(320)는 이상누기 감지장치(300)를 전반적으로 제어할 수 있다. 일 실시예에 따른 프로세서(320)는 메모리(330)에 저장되는 하나 이상의 프로그램들을 실행할 수 있다.
메모리(330)는 프로세서(320)와 함께 디바이스 기능을 수행하기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 상이한 유형의 메모리를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(330)는 임의의 유형의 비 일시적 스토리지를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 메모리(330)는 도 6의 이상누기 감지 알고리즘을 실행하는데 필요로 하는 다양한 데이터, 프로그램 또는 어플리케이션을 저장할 수 있다. 메모리(330)에 저장되는 프로그램은 하나 이상의 인스트럭션들을 포함할 수 있다. 메모리(330)에 저장된 프로그램(하나 이상의 인스트럭션들) 또는 어플리케이션은 프로세서(320)에 의해 실행될 수 있다.
통신부(310)는 프로세서(320)의 제어에 의해 외부 장치(열차종합 제어시스템, TCMS)와 데이터 또는 신호를 송수신할 수 있다. 일 실시예에 따른 통신부(310)는 광역 통신망(Wide Area Network; WAN), 이동 통신망(mobile radio communication network), 공중 통신망, 전용 통신망 및 이들의 상호 조합을 통하여 통신을 하게 하는 하나 이상의 구성요소를 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 철도차량용 공기압축기의 제어 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 조압기(120)의 압력 센서(121)가 측정한 공기저장관(130)의 내부 압력(MR)이 미리 지정된 하한 압력(PL)을 하회하면, 조압기(120)의 조압 스위치(CMG S/W,122)가 턴온되고, 이에 따라 조압 릴레이(Comp Relay,123)가 턴온 됨에 따라 공기압축기(100)의 모터(111)로 전원이 공급되어 모터(111)가 가동된다(S110 내지 S115).
한편, 조압기(120)의 압력 센서(121)가 측정한 공기저장관(130)의 내부 압력(MR)이 미리 지정된 상한 압력(PH)을 상회하면, 조압기(120)의 조압 스위치(CMG S/W,122)가 턴오프되고, 이에 따라 조압 릴레이(Comp Relay,123)가 턴오프 됨에 따라 공기압축기(100)의 모터(111)로 전원 공급이 중단되어 모터(111)의 가동이 중단된다(S120 내지 S125).
이렇게 조압기(120)의 조압 스위치(122)와 조압 릴레이(123)의 동작에 따른 작동 신호인 CMG 신호(CMG 스위치의 ON/OFF 신호) 및/또는 Comp 신호(Comp 릴레이의 ON/OFF 신호)는 열차종합 제어시스템(TCMS, 200)에 의해 모니터링되고, 내부 메모리에 기록 저장된다(S130).
열차종합 제어시스템(200)은 내부메모리에 기록되어 있는 상기 CMG 신호(CMG 스위치의 ON/OFF 신호) 및/또는 Comp 신호(Comp 릴레이의 ON/OFF 신호)의 전송시점에 도달하였는지 여부를 판단한다(S132). 예를 들어, 상기 전송시점은 매일 자정이 될 수 있고, 전송주기는 1일 간격이 될 수 있다. 즉, 열차종합 제어시스템(200)은 하루동안의 철도차량의 운행중 생성되는 공기압축기의 동작에 따른 상기 CMG 신호(CMG 스위치의 ON/OFF 신호) 및/또는 Comp 신호(Comp 릴레이의 ON/OFF 신호)를 매일 기록하고, 그날의 자정이 되면 그날 하루동안 기록된 상기 CMG 신호(CMG 스위치의 ON/OFF 신호) 및/또는 Comp 신호(Comp 릴레이의 ON/OFF 신호)를 통신망(250)을 통해서 원격지의 이상누기 감지장치(300)에 전송한다(S134).
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 철도차량용 공기압축기의 이상누기 감지과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 상기 이상누기 감지장치(300)는 열차종합 제어시스템(200)으로부터 주기적으로 상기 CMG 신호(CMG 스위치의 ON/OFF 신호) 및/또는 Comp 신호(Comp 릴레이의 ON/OFF 신호)를 수신한다(S210).
이상누기 감지장치(300)는 이렇게 수신한 상기 CMG 신호(CMG 스위치의 ON/OFF 신호) 및/또는 Comp 신호(Comp 릴레이의 ON/OFF 신호)에 근거하여 공기압축기의 동작시간(run time)과 비동작시간(idle time)을 카운팅하여 계산한다(S220).
이렇게 계산된 공기압축기의 동작시간(run time)과 비동작시간(idle time)을 이용하여 공기압축기의 동작패턴정보를 완성하고, 이 동작패턴정보를 미리 정해진 기준패턴정보와 비교한다(S230). 상기 기준패턴정보는 정상상태의 공기압축기를 대상으로 측정한 공기압축기의 동작시간(run time)과 비동작시간(idle time)에 대한 동작패턴을 의미한다. 여기서, 상기 정상상태의 공기압축기는 공기압축기, 조압기, 공기저장관에 누기나 오류와 같은 이상(abnormality)이 없는 상태를 의미한다.
상기 S230에서 동작패턴정보와 기준패턴정보를 비교한 결과, 동작패턴정보중에 기준패턴정보로부터 벗어나는 변칙(anomaly)이 적어도 하나 이상 존재하면, 이어지는 변칙의 심각도(significant level) 및 빈도(frequency)를 판단하는 프로세스로 진행하고, 변칙(anomaly)이 존재하지 않으면 상기 S210으로 리턴한다(S240).
상기 S240에서 변칙이 존재하는 경우, 그 심각도가 정해진 제 1 기준값(m%)(예를 들어, ±10%)을 벗어나는 변칙이 적어도 하나 이상 존재하면(S250), 이상누기 감지장치(300)는 공기압축기의 공기저장관에 이상 누기가 존재하는 것으로 판단한다(S270).
반면에, 심각도가 정해진 제 1 기준값(m%)(예를 들어, ±10%)을 벗어나는 변칙이 하나도 존재하지 않으면(S250), 변칙의 발생 빈도가 정해진 제 2 기준값(n회)(예를 들어, 3회)을 벗어나는지 여부를 판단한다. 즉, 변칙의 발생 빈도가 상기 제 2 기준값(n회)(예를 들어, 3회)을 벗어나는 정도로 발생하면(S260), 이상누기 감지장치(300)는 공기압축기의 공기저장관에 이상 누기가 존재하는 것으로 판단한다(S270).
반면에, 변칙의 발생 빈도가 상기 제 2 기준값(n회)(예를 들어, 3회) 이하로 발생하면, 상기 S210으로 리턴한다(S260).
이와 같이, 본 발명에 따른 이상누기 감지장치(300)는 한 사이클(예를 들어, 하루) 동안의 공기압축기의 동작패턴을 나타내는 상기 동작패턴정보를 미리 설정된 기준패턴정보와 비교하여 변칙의 존재여부와 이 변칙의 심각도 및 빈도중 어느 하나가 미리 정해진 기준값(제 1 기준값, 제 2 기준값)을 벗어나는지 여부를 판단하여 공기압축기의 공기저장관에 이상 누기가 존재하는지 여부를 판별한다.
따라서, 본 발명에 따르면, 공기압축기의 공기저장관에 이상 누기가 존재하는 경우 이를 사전에 미리 탐지할 수 있기 때문에 공기저장관의 이상 누기로 인한 공기압축기의 잦은 동작을 예방할 수 있고, 이로 인해, 수반되는 여러가지 기술적 및 비용적 문제를 해결할 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100 : 공기압축기 제어장치, 110 : 주공기압축기(CM), 111 : 모터(M), 112 : 공기저장기, 120 : 조압기(CMG), 121 : 압력 센서, 122 : 조압 스위치(CMG S/W), 123 : 조압 릴레이(Comp Relay), 130 : 공기저장관(MRP), 200 : 열차종합 제어시스템(TCMS), 250 : 통신망, 300 : 이상누기 감지장치, 310 : 통신부, 320 : 프로세서, 330 : 메모리

Claims (12)

  1. 철도차량의 제동시스템을 위한 공기압축기의 이상누기를 감지하는 방법으로서,
    철도차량의 열차종합 제어시스템(TCMS)으로부터 수신한, 압축공기에 대한 전달 통로인 공기저장관에 설치되어 압축공기의 압력에 따라 동작하는, 조압기의 동작신호에 근거하여 동작시간(run time)과 비동작시간(idle time)을 카운팅한 동작패턴정보를 생성하는 단계와;
    상기 동작패턴정보를 미리 설정된 정상상태의 공기압축기로부터 측정된 공기압축기의 동작시간(run time)과 비동작시간(idle time)에 대한 동작패턴정보인 기준패턴정보와 비교하여 변칙(anomaly)이 적어도 하나 이상 존재하는지 판단하는 단계와;
    상기 변칙중 심각도(significant level)가 제 1 기준값(m%)을 초과하는 변칙이 적어도 하나 이상 존재하는지 판단하는 단계와;
    상기 변칙의 발생 빈도(frequency)가 제 2 기준값(n)을 초과하는지 판단하는 단계; 및
    상기 심각도가 상기 제 1 기준값(m%)을 초과하는 변칙이 적어도 하나 이상 존재하거나 상기 빈도가 제 2 기준값을 초과하는 경우, 상기 공기압축기의 이상누기로 판별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 공기압축기의 이상누기 감지방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 조압기의 동작신호는 상기 공기저장관의 내부 압력에 따라 ON/OFF 동작하는 CMG 스위치의 CMG 신호 및/또는 상기 CMG 스위치의 ON/OFF 동작에 연동하여 작동하는 Comp 릴레이의 Comp 신호인 것을 특징으로 하는 철도차량용 공기압축기의 이상누기 감지방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 CMG 스위치는 상기 공기저장관의 내부 압력이 미리 정해진 하한압력(PL) 이하이면 ON으로 작동하고, 미리 정해진 상한압력(PH) 이상이면 다시 OFF로 작동하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 공기압축기의 이상누기 감지방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 조압기는 상기 CMG 스위치가 ON이 되고, 이에 연동하여 상기 Comp 릴레이가 ON됨에 따라 상기 공기압축기를 구동하는 모터에 전원이 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 공기압축기의 이상누기 감지방법.
  6. 삭제
  7. 철도차량의 열차종합 제어시스템(TCMS)과 통신망을 통해 연결되어 철도차량용 공기압축기의 이상누기를 감지하는 장치로서,
    상기 열차종합 제어시스템(TCMS)과 통신하는 통신부;
    공기압축기의 이상누기를 감지하기 위한 알고리즘을 실행하기 위한 적어도 하나 이상의 소프트웨어 프로그램을 저장하는 메모리; 및
    상기 메모리에 저장된 상기 하나 이상의 소프트웨어 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 열차종합 제어시스템(TCMS)으로부터 수신한, 압축공기에 대한 전달 통로인 공기저장관에 설치되어 압축공기의 압력에 따라 동작하는, 조압기의 동작신호에 근거하여 동작시간(run time)과 비동작시간(idle time)을 일정한 기간동안 카운팅한 동작패턴정보를 생성하는 단계와;
    상기 동작패턴정보를 미리 설정된 정상상태의 공기압축기로부터 측정된 공기압축기의 동작시간(run time)과 비동작시간(idle time)에 대한 동작패턴정보인 기준패턴정보와 비교하여 변칙(anomaly)이 적어도 하나 이상 존재하는지 판단하는 단계와;
    상기 변칙중 심각도(significant level)가 제 1 기준값(m%)을 초과하는 변칙이 적어도 하나 이상 존재하는지 판단하는 단계와;
    상기 변칙의 발생 빈도(frequency)가 제 2 기준값(n)을 초과하는지 판단하는 단계; 및
    상기 심각도가 제 1 기준값(m%)을 초과하는 변칙이 적어도 하나 이상 존재하거나 상기 빈도가 제 2 기준값을 초과하는 경우, 상기 공기압축기의 이상누기로 판별하는 단계를 포함하는 프로세스를 실행하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 공기압축기의 이상누기 감지장치.
  8. 삭제
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 조압기의 동작신호는 상기 공기저장관의 내부 압력에 따라 ON/OFF 동작하는 CMG 스위치의 CMG 신호 및/또는 상기 CMG 스위치의 ON/OFF 동작에 연동하여 작동하는 Comp 릴레이의 Comp 신호인 것을 특징으로 하는 철도차량용 공기압축기의 이상누기 감지장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 CMG 스위치는 상기 공기저장관의 내부 압력이 미리 정해진 하한압력(PL) 이하이면 ON으로 작동하고, 미리 정해진 상한압력(PH) 이상이면 다시 OFF로 작동하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 공기압축기의 이상누기 감지장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 조압기는 상기 CMG 스위치가 ON이 되고, 이에 연동하여 상기 Comp 릴레이가 ON됨에 따라 상기 공기압축기를 구동하는 모터에 전원이 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 공기압축기의 이상누기 감지장치.
  12. 삭제
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