KR19980083961A - 전동차의 차륜이상 검출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 운행중인 전동차의 차륜의 형상인 두께, 높이, 각도, 마모, 간격거리 및 찰상 상태를 검출하여 운행중인 전동차의 차륜관리 및 차륜수명을 관리할 수 있도록 함으로써, 전동차의 차륜 유지보수 및 안전운행을 도모할 수 있도록 한 전동차의 차륜이상 검출장치에 관한 것으로,

본 발명은 운행중에 진입되는 전동차의 차량번호를 확인하고 감지하는 수단과, 상기 수단에서 확인된 차량번호에 대하여 전동차의 진입유무를 감지하는 수단과, 상기 수단에서 전동차의 진입이 감지되면 차륜위치 검출과 동기하여 차륜형상을 촬영하고, 화상처리한후 차륜형상을 출력하는 수단과, 상기 수단에서 전동차의 진입이 감지되면 차륜위치 검출과 동기하여 차륜의 진동을 계측하고, 좌우 각각의 차륜에 대하여 찰상유무를 판단하여 출력하는 수단과, 상기 차륜형상 및 찰상유무 출력신호를 판정처리하여 이 검사결과를 출력하고, 보존 및 통계처리하는 주제어관리수단으로 구성하여서 된 것을 특징으로 한다.

Description

전동차의 차륜이상 검출장치

본 발명은 전동차의 차륜이상검출장치에 관한 것으로, 특히 운행중인 전동차의 차륜의 형상인 두께, 높이, 각도, 마모, 간격거리 및 찰상 상태를 검출하여 운행중인 전동차의 차륜관리 및 차륜수명을 관리할 수 있도록 함으로써, 전동차의 차륜 유지보수 및 안전운행을 도모할 수 있도록 한 전동차의 차륜이상 검출장치에 관한 것이다.

일반적으로 전동차는 고전압을 동력원으로 하여 차륜구동하면서 레일을 따라 주행하도록 되어 있는 것으로, 이때 전동차의 차륜은 레일과의 마찰력이 작용하면서 주행하게 되는데, 상기 레일의 경우 일직선상으로 놓여 있지 않고, 경우에 따라서는 굴곡지게 또는 굽어져 설치되게 되며, 또한 상기 레일은 하나의 선로로 기착점까지 설치되는 것이 아니라, 임의로 설정된 길이의 레일을 서로 연결하여 설치되게 된다.

그러므로 상기 전동차 차륜의 경우, 레일을 주행할 때, 전동차의 자체 중량은 물론 승차중량에 따라 하중을 받으면서 주행이 이루어지게 되므로 상기 전동차 차륜이 굴곡지거나 혹은 굽어진 곳 혹은 레일과 레일이 연결 부분에서는 편하중 및 충격을 받게 되어 이 충격으로 전동차의 진동소음 및 레일의 손상은 물론 차륜에도 손상을 입히게 되고, 특히 발차 및 정차시 전동차의 차륜은 레일과의 정지마찰력 및 발차마찰력이 작용하여 차륜의 편마모 및 찰상을 더욱더 심화시키게 된다.

이와같이 레일 및 차륜에 손상(편마모, 찰상, 손상)이 된 상태에서 계속해서 전동차가 운행될 경우, 상기 차륜은 더욱 더 진동을 심하게 할 뿐만 아니라, 상기 손상된 차륜은 더욱 더 손상이 커지게 되어 결국 안전운행에 많은 문제점을 가지게 된다.

그러므로 종래에는 전동차의 경우 운행직전에 차륜의 상태를 수시로 검사한후 운행을 시작하게 되고, 레일의 경우에도 주기적으로 선로상태를 검사하면서 운행하도록 되어 있다.

그러나 상기 전동차 차륜의 검사는 통상적으로 역무원이나 혹은 관리자가 일일이 차륜상태를 육안으로 확인 및 별도의 지그를 이용하여 계측하면서 차륜이 형상 변형이나 찰상을 검사해 내도록 되어 있어, 실질적으로 정확한 검사상태를 기대할 수 없을 뿐만아니라, 상당한 시간 및 인력이 낭비되는 문제점을 가지게 되었다.

본 발명의 목적은 운행중인 전동차의 차륜형상 및 찰상 상태를 계측장치로 계측하고, 이 계측된 차륜의 형상 이상 및 찰상유무를 자동으로 검출하여 경보 및 표시할 수 있도록 함으로써, 운행중인 전동차의 차륜관리 및 차륜수명을 관리할 수 있어 전동차의 차륜유지보수 및 안전운행을 도모할 수 있도록 하고자 하는데 있다.

상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 운행중에 진입되는 전동차의 차량번호를 확인하고 감지하는 수단과, 상기 수단에서 확인된 차량번호에 대하여 전동차의 진입유무를 감지하는 수단과, 상기 수단에서 전동차의 진입이 감지되면 차륜위치 검출과 동기하여 차륜형상을 촬영하고, 화상처리한후 차륜형상을 출력하는 수단과, 상기 수단에서 전동차의 진입이 감지되면 차륜위치 검출과 동기하여 차륜의 진동을 계측하고, 좌우 각각의 차륜에 대하여 찰상유무를 판단하여 출력하는 수단과, 상기 차륜형상 및 찰상유무 출력신호를 판정처리하여 이 검사결과를 출력하고, 보존 및 통계처리하는 주제어관리수단으로 구성하여서 된 것을 특징으로 한다.

도 1 은 본 발명 전동차의 차륜이상검출장치에 대한 전체 제어블럭도

도 2 는 본 발명 전동차의 차륜형상검출수단의 장착상태를 보인 일실시예

도 3 은 본 발명 전동차의 차륜형상계측을 나타낸 측정도

도 4 는 본 발명 전동차의 차륜찰상계측을 나타낸 측정도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1; 선로 10; 차량번호확인감지수단

11; 확인 안테나 20; 전동차진입감지수단

30; 차륜형상검출수단 31; 차륜위치검출센서

32,32; 카메라 34,35; 조명기

36; 화상데이타처리전송장치 40; 차륜찰상검출수단

41; 차륜위치검출센서 42; 진동가속도계

43; 진동데이타처리전송장치

이하 첨부된 도면에 의거 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명 전동차의 차륜이상검출장치에 대한 전체 제어블럭도 이고, 도 2 는 본 발명 전동차의 차륜형상검출수단의 장착상태를 보인 일실시예 로서, 운행중에 진입되는 전동차의 차량번호를 확인 감지하는 차량번호확인감지수단(10)과, 상기 차량번호확인감지수단(10)에서 확인된 전동차를 진입을 검지하는 전동차진입검지수단(20)과, 상기 전동차진입검지수단(20)에서 진입 전동차가 검지되면 전동차의 차륜위치검출센서로 전동차의 차륜위치 검출과 동기하여 차륜화상을 촬영하고, 화상처리한후 차륜형상을 출력하는 차륜형상검출수단(30)과, 상기 전동차진입검지수단(20)에서 진입전동차가 검지되면 차륜위치검지센서로 전동차의 차륜위치 검출과 동기하여 차륜의 진동을 계측하고, 좌우 각각의 차륜에 대하여 찰상유무를 판단하여 출력하는 차륜찰상검출수단(40)과, 상기 차륜형상검출수단(30) 및 차륜찰상검출수단(40)에서 처리된 출력신호를 판정처리하여 이 검사결과를 출력,보존, 통계처리 및 관리하는 중앙제어장치(CPU)와, 검사 결과에 대하여 정상 및 불량상태를 표시 및 경보하는 표시경보장치(51)를 가진 주제어관리수단(50)으로 구성된다.

상기 차량번호확인감지수단(10)은 전동차의 선로 주변에 설치하여 진입되는 전동차의 차량번호를 확인감지할 수 위치에 확인안테나(11)를 설치하게 된다.

상기 전동차진입검지수단(20)은 전동차의 선로 주변 서로 대향되는 위치에 광신호를 발사하여 전동차의 진입 유무를 검지하는 차량진입검지센서로 구성된다.

상기 차륜형상검출수단(30)은 도 2 에 도시한 바와같이, 주행완료후 저속으로 차량기지에 진입할때 전동차의 차륜형상 상태를 감지하고 처리하게 되는데, 즉 선로(1)내측과 외측 각각에 광신호로 진입되는 차륜의 검출위치를 검출하는 차륜위치검출센서(31)와, 상기 차륜위치검출센서(31)에서 차륜 정위치 검출시 차륜의 답면(踏面)형상을 촬영하기 위한 차륜의 하방과 측면에 카메라(32)(33)가 각각 설치되고, 상기 카메라(32)(33)의 일측에는 선명한 촬영을 위한 조명기(34)(35)가 각각 설치되며, 상기 카메라(32)(33)에서 출력되는 화상신호를 받아 데이타 처리하여 전송하는 화상데이터처리전송장치(36)가 설치되게 된다.

상기 차륜찰상검출수단(40)은 주행중에 전동차의 차륜 찰상상태 유무를 감지하고 처리하는 수단으로 즉 상기 선로(1) 좌우측 각각에 차륜의 정위치를 검출하는 차륜위치검출센서(41)와, 상기 차륜위치검출센서(41)로 부터 차륜위치 검출시, 상기 선로(1)의 외측에 주행중인 차륜의 진동을 계측하는 진동가속도계(42)와, 상기 진동가속도계(42)에서 계측된 진동데이타를 처리하는 진동데이타처리전송장치(43)로 구성되게 된다.

도 3 은 본 발명 전동차의 차륜형상계측을 나타낸 측정도 이고, 도 4 는 본 발명 전동차의 차륜찰상계측을 나타낸 측정도 로서, 상기 차륜형상계측은 차량속도가 25km/h 이하에서 차륜의 플랜지각도(θ)가 규정치를 벗어난 경우에 계측하고, 차륜찰상계측은 차륜내면에 기준구를 중심으로 진동에 의한 차륜의 좌우 흔들림량으로 계측하게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 전동차의 기지 주변에는 차륜형상검출수단(30)을 설치하고, 기지로 부터 원격제어가 가능한 구역에는 차륜찰상검출수단(40)을 장착하며, 상기 기지내에서는 차륜형상검출수단(30)과 차륜찰상검출수단(40)에서 검출된 데이터는 제어하고, 관리 및 처리하는 주제어관리수단(50)을 설치하게 된다.

상기와 같이 전동차의 차륜형상 및 찰상을 검출할 수 있는 수단이 설치된 상태에서, 전동차의 운행이 개시되면, 기지에서는 운행중인 전동차에 대하여 차륜찰상상태를 검출하고, 운행이 완료되어 기지에 입고시, 전동차의 차륜형상을 검출하여 검출된 데이터로 차륜의 형상 변형 및 마모상태를 판정하여 유지보수하면서 전동차가 안전운행할 수 있도록 하는데, 이때 상기 운행중인 전동차의 차륜찰상 상태 및 차륜형상 상태를 계측하는 과정을 설명하면, 기지로 부터 원격에 설치되어 있는 차륜찰상검출수단(40)에서는 운행중에 진입되는 전동차에 대하여 선로(1)주변에 설치되어 있는 차량번호확인감지수단(10)인 확인안테나(11)를 통해서 상기 진입전동차의 차량번호를 확인 감지하여 원격으로 기지에 설치되어 있는 주제어관리수단(50)인 중앙처리장치(CPU)에 입력하게 되고, 상기 주제어관리수단(50)에서는 입력된 전동차의 차량번호를 조회하게 되며, 이어서 상기 주제어관리수단(50)에서는 진입되는 전동차에 대하여 상기 선로(1)주변에 서로 대향되는 위치에 설치되어 있는 전동차진입검지수단(20)인 차량진입감지센서를 통해서 상기 진입되는 전동차에 광발사하여 전동차의 진입감지하게 된다.

상기와 같이 전동차의 진입이 감지되면 상기 주제어관리수단(50)에서는 차륜찰상검출수단(40)에 신호를 보내 차륜의 찰상상태를 감지할 수 있도록 준비하고 있다가 이어서 진입되는 전동차의 차륜에 대하여 찰상상태를 감지하게 되는바, 즉 상기 차륜찰상검출수단(40)의 차륜위치검출센서(41)에 진입되는 전동차의 차륜의 위치가 검출되게 되면 진동가속도계(42)로 상기 운행중인 좌우측 차륜의 진동량을 검출하되, 상기 차륜위치검출센서(41)를 통과 할 때 마다 진동량을 검출하게 되고 이때 진동가속도계(42)로 부터 검출되는 진동량은 도 4 에 도시한 바와같이, 검출되어 진동데이타전송장치(43)를 통해서 원격으로 주제어관리수단(50)에 입력하게 되고, 이때 주제어관리수단(50)에서는 입력된 차륜진동량(데이타)에 대하여 임의로 설정된 판정기준치(차륜내면에 기준구가 있는 차량의 차륜경 860-790mm 에서 좌우흔들림(± 8mm)이 벗어났는가를 판단하게 되고, 이때 판정기준치를 벗어났거나 혹은 판정기준치에 임의로 설정된 근사치에 도달하였을 때, 찰상이 발생된 것으로 판단하여 표시 및 경보장치(51)를 통해서 판정상태를 표시함과 아울러 경보를 하고, 이 판단결과 데이타를 상기 확인된 차량번호에 입력하게 되는데, 상기 차륜찰상검출수단(40)을 통과했던 전동차의 차륜전체에 대하여 찰상을 검출하고 판단하면서 판단결과를 기억해 놓고 출력장치인 화면과 프린터로 출력하여 줌으로써, 상기 전동차의 운행중에 야기될수 있는 사고에 대하여 사전에 점검을 할 수 있도록 한다.

상기와 같이 운행중인 차량에 대하여 차륜의 찰상상태를 감지하고 기억해 놓은 상태에서, 상기 차륜의 형상검출은 운행완료후 기지로 입고되기 위하여 25km/h 이하로 운행시 검출하게 되는데 그 검출과정을 살펴보면, 기지로 진입되는 전동차를 선로(1)주변에 설치되어 있는 차량번호확인감지수단(10)인 확인안테나(11)를 통해서 상기 진입전동차의 차량번호를 확인 감지하여 원격으로 기지에 설치되어 있는 주제어관리수단(50)인 중앙처리장치(CPU)에 입력하게 되고, 상기 주제어관리수단(50)에서는 입력된 전동차의 차량번호를 조회하게 한다.

이어서 상기 주제어관리수단(50)에서는 진입되는 전동차에 대하여 상기 선로(1)주변에 서로 대향되는 위치에 설치되어 있는 전동차진입검지수단(20)인 차량진입감지센서를 통해서 상기 진입되는 전동차에 광발사하여 전동차의 진입감지하게 된다.

상기와 같이 전동차의 진입이 감지되면 상기 주제어관리수단(50)에서는 차륜형상검출수단(30)에 신호를 보내 차륜의 형상상태를 감지할 수 있도록 준비하고 있다가 이어서 진입되는 전동차의 차륜에 대하여 형상상태를 감지하게 되는바, 즉 상기 차륜형상검출수단(30)에서는 선로(1)내측과 외측 각각에 설치된 차륜위치검출센서(31)를 통해서 광신호로 진입되는 차륜의 검출위치를 검출하게 되고, 이때 차륜 정위치 검출시 카메라(32)(33)에 하방과 일측에 설치된 조명기(34)(35)가 점등되면서 차륜의 답면(踏面)과 기준구에 조명함과 아울러 상기 카메라(32)(33)를 작동시켜 상기 차륜의 답면과 기준구를 촬영하게 되고, 상기 카메라(32)(33)에 의하여 촬영된 차륜의 답면과 기준구의 화상신호는 화상데이타전송처리전송장치(36)를 통해서 촬영된 화상데이타를 원격으로 상기 주제어관리수단(50)에 전송하게 된다.

따라서 주제어관리수단(50)에서는 입력된 차륜화상(데이타)에 대하여 도 3 에 도시한 바와같이, 상기 촬영된 화상으로 차륜의 답면형상, 기준구, 플렌지를 추출하고, 좌우차륜내면의 위치를 화면상으로 계산하여 BG(BANK GAUGE)를 산출하며,상기 기준구에서 플렌지끝까지의 거리(C)를 산출한다.

이어서 차륜내면에서(B)의 수직선과 담면형상의 교차점을 답면위치로 하여 답면위치에서 플렌지 끝까지의 거리(H)를 산출하고, 차륜경(D) 즉 D = A+2 x (C-H)를 산출하며, 답면위치로 부터 10mm 내려간 위치의 수평선과 답면형상의 교차점과 차륜내면의 수평거리(F)를 산출한다.

이어서, (E)= F+BG/2 를 산출한후 플렌지각도θ,플렌지가장자리 치수(직립마모한도)(S)를 산출하게 되는데, 이때 플렌지각도가 규정치(±2°)를 벗어났을 때, 차륜이 마모가 발생된 것으로 판단하여 표시 및 경보장치(51)를 통해서 마모된 차륜에 대하여 불량상태를 표시함과 아울러 경보를 하고, 이 판단결과 데이타를 상기 확인된 차량번호에 입력하게 된다.

한편 상기 차륜형상검사시 상기 차륜형상검출수단(30)을 통과했던 전동차의 차륜전체에 대하여 형상을 검출하고 판단하면서 판단결과를 일자,시간 차량번호 별로 기억해 놓고, 출력장치인 화면과 프린터로 출력하여 줌으로써, 상기 전동차의 운행중에 야기될 수 있는 사고에 대하여 사전에 점검을 할 수 있어, 안전운행을 보장할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 운행중인 전동차에 대하여 차량번호를 확인하고, 이 확인된 전동차에 대하여 진입을 감지하며, 이 진입감지시 차륜위치검출센서로 차륜위치가 검출되면 차륜의 형상을 화상으로 계측하고, 차륜의 찰상상태를 진동량으로 계측하여 이 계측된 차륜의 화상상태 및 진동량이 임의로 설정된 기준치이상 및 기준치에 근접되게 계측되었을 경우, 경보 및 표시를 하도록 함으로써, 상기 전동차의 차륜 이상상태를 정확히 검출하게 되어, 사전에 전동차의 차륜을 유지보수할 수 있게 되므로, 전동차의 안전운행을 도모할 수 있는 효과를 제공하게 되는 것이다.

Claims (4)

1. 운행중에 진입되는 전동차의 차량번호를 확인 감지하는 차량번호확인감지수단(10)과, 상기 차량번호확인감지수단(10)에서 확인된 전동차를 진입을 검지하는 전동차진입검지수단(20)과, 상기 전동차진입검지수단(20)에서 진입 전동차가 검지되면 전동차의 차륜위치검출센서로 전동차의 차륜위치 검출과 동기하여 차륜화상을 촬영하고, 화상처리한후 차륜형상을 출력하는 차륜형상검출수단(30)과, 상기 전동차진입검지수단(20)에서 진입전동차가 검지되면 차륜위치검지센서로 전동차의 차륜위치 검출과 동기하여 차륜의 진동을 계측하고, 좌우 각각의 차륜에 대하여 찰상유무를 판단하여 출력하는 차륜찰상검출수단(40)과, 상기 차륜형상검출수단(30) 및 차륜찰상검출수단(40)에서 처리된 출력신호를 판정처리하여 이 검사결과를 출력,보존, 통계처리 및 관리하는 중앙제어장치(CPU)와, 검사 결과에 대하여 정상 및 불량상태를 표시 및 경보하는 표시경보장치(51)를 가진 주제어관리수단(50)으로 구성된 것을 특징으로 하는 전동차의 차륜이상검출장치.
2. 제 1 항에 있어서, 차량번호확인감지수단(10)은 전동차의 선로 주변에 설치하여 진입되는 전동차의 차량번호를 확인감지할 수 위치에 확인안테나(11)로 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 전동차의 차륜이상검출장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 차륜형상검출수단(30)은 선로(1)내측과 외측 각각에 광신호로 진입되는 차륜의 검출위치를 검출하는 차륜위치검출센서(31)와, 상기 차륜위치검출센서(31)에서 차륜 정위치 검출시 차륜의 답면(踏面)형상을 촬영하기 위한 차륜의 하방과 측면에 카메라(32)(33)가 각각 설치되고, 상기 카메라(32)(33)의 일측에는 선명한 촬영을 위한 조명기(34)(35)가 각각 설치되며, 상기 카메라(32)(33)에서 출력되는 화상신호를 받아 데이타 처리하여 전송하는 화상데이터처리전송장치(36)가 설치하여서 된 것을 특징으로 하는 전동차의 차륜이상검출장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 차륜찰상검출수단(40)은 상기 선로(1) 좌우측 각각에 차륜의 정위치를 검출하는 차륜위치검출센서(41)와, 상기 차륜위치검출센서(41)로 부터 차륜위치 검출시, 상기 선로(1)의 외측에 주행중인 차륜의 진동을 계측하는 진동가속도계(42)와, 상기 진동가속도계(42)에서 계측된 진동데이타를 처리하는 진동데이타처리전송장치(43)로 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 전동차의 차륜이상검출장치.