KR20000016972A - 이동하는 열차 바퀴들상의 롤링 밴드의 상태를 자동 평가하기위한 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이동하는 열차 바퀴들상의 롤링 밴드의 상태를 자동 평가하기 위한 장치에 관한 것이다. 상기 장치는, 각각의 철로 라인(8)용 레일 비임(1); 열차 바퀴의 안내를 보장하는 가드 레일; 그 상부를 통과하는 열차 바퀴들과 접촉하도록 의도된 휠러들(P1, P2, P3, P4); 열차 바퀴와 휠러의 접촉을 보장하도록 레일 비임상에 고정되는 휠러 홀더들; 열차 바퀴들을 향하여 초음파 펄스들을 송출시키고 대응되는 초음파 플롯들을 발생시키는 초음파 장비(12); 초음파 장비를 제어하고 발생된 초음파 플롯 신호들을 수신하는 국부 프로세서(13); 초음파 장비를 조종하도록 국부 프로세서에 연결되는 컴퓨터(14); 및 열차에 대한 측정값들을 식별하도록 컴퓨터에 연결되는 안테나(15)를 구비한다. 본 발명은 철도 차량 바퀴들의 롤링 밴드내의 균열을 검출하기 위해 유용하게 사용된다.
Description
본 발명은 이동하는 열차의 바퀴들상의 롤링 밴드(rolling band)의 상태를 자동적으로 평가하기 위한 것으로, 특히 상기 롤링 밴드내의 균열을 검출하기 위한 장치에 관한 것이다. 상기 장치에 있어서, 바퀴들이 트랙상에 설치된 휠러(feelers)의 상부에서 이동될 때 바퀴들의 초음파 플롯(ultrasonic plots)을 생성하기 위해 초음파가 사용된다.
특정의 철도 차량 바퀴 파라미터(매개변수)(parameters)들을 측정하기 위한 방법이 당 업계에 공지되어 있다. EP-A-0 751 371 호를 참조하면, 철도 차량 바퀴의 플랜지 두께와 높이, 바퀴 직경 및 동일한 액슬(axle)상에 장착된 바퀴들의 내면들 사이의 거리와 같은 파라미터들을 측정하기 위한 장치 및 방법이 기재되어 있고, 이와 같은 측정은 철도 차량이 그 운전 속도로 이동되는 동안 실시된다. US-A-4 866 642 호를 참조하면 다른 예가 기재되어 있으며, 롤링 밴드의 표면상에 두 개의 마커 포인트(marker points)들을 동시에 생성하고 상기 마커 포인트들을 동시에 검출하므로써 얻어지는 데이터 및 마커 발생기들 및 탐침(probes)들의 주어진 고정 위치를 나타내는 데이터로부터 철도 차량 바퀴 직경들이 계산된다. 마찬가지로, US-A-4 798 964 호를 참조하면, 바퀴 롤링 밴드의 프로파일(profile)의 발광 영상을 형성하기 위해 바퀴 표면상부를 향하여 반경방향으로 최소한 얼마간 그 방사량을 지향시키는 광원 또는 방사원을 이용하여 바퀴의 원주방향 표면을 조명하므로써, 철도 차량 바퀴들의 롤링 밴드의 상태를 비접촉식으로 측정하기 위한 방법 및 장치가 기재되어 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 선행기술의 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 이동하는 열차 바퀴들상의 롤링 밴드의 상태를 자동 평가하기 위한, 특히 상기 롤링 밴드내의 균열을 검출하기 위해 특별히 사용되도록 의도된 장치를 제공함에 있고, 상기 장치는 또한 철도 차량 바퀴의 다른 롤링 파라미터들을 측정하기 위해 사용될 수도 있다.
도 1은 열차 바퀴가 본 발명에 따른 장치의 휠러 상부에 배치된 상태를 나타내는, 철도 보기(railway bogie)에 대한 개략적인 정면도;
도 2는 철도 차량 바퀴가 본 발명에 따른 장치의 휠러에 인가된 상태를 나타내는 상세도;
도 3은 본 발명에 따른 장치의 휠러 홀더에 대한 개략도;
도 4는 두 개의 유도성 검출기들을 구비하는 휠러에 대한 개략도;
도 5는 본 발명에 따른 장치에 대한 블록 다이어그램;
도 6은 본 발명에 따른 장치에 사용되는 초음파 장비 및 국부 프로세서를 나타내는 일반적인 구조도;
도 7은 본 발명에 따라 사용되는 아날로지컬 베이스 카드를 나타내는 도면;
도 8은 본 발명에 따라 사용되는 원격 디지털 베이스 카드를 나타내는 도면;
도 9는 철도 차량 바퀴들의 균열을 검출하기 위해 인가되는, 본 발명에 따른 장치의 초음파 장비를 나타내는 블록 다이어그램;
도 10은 본 발명에 따른 장치에 의해 얻어지는 바퀴의 초음파 플롯을 나타내는 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1: 레일 비임 2: 가드 레일
3: 볼팅 조인트 4: 홀더
5,7: 가이드 6: 요동 스프링
8: 철로 라인 9: 바퀴
12: 초음파 장비 13: 국부 프로세서
14: 컴퓨터 15: 안테나
본 발명에 따라, 이동하는 열차 바퀴들상의 롤링 밴드의 상태를 자동 평가하기 위한, 특히 상기 롤링 밴드내의 균열을 검출하도록 적합화된, 장치가 제공된다. 기본적으로, 상기 장치는, 강으로 제조되며 각각의 철로 라인용 레일 비임에 의해 형성되고 상기 철로 라인의 일부를 대체하면서 그 상부를 열차 바퀴들의 플랜지가 통과하도록 하며 보울팅된 조인트에 의해 상기 레일 비임과 상기 철로 라인 사이의 연속성을 유지시키는 지지 구조물; 열차 바퀴들의 플랜지가 상기 레일 비임상에서 지지된 상태에서 이동되는 동안 열차 바퀴들을 안내하도록 각각의 레일 비임에 부착되는 가드 레일(guard-rail); 그 상부를 통과하는 열차 바퀴들과 접촉하도록 의도된 휠러들; 레일 비임상에 고정되고 각각 두 개의 가이드들 및 요동 스프링(swinging spring)이 제공되어, 상기 휠러들 상부로 열차 바퀴들이 통과할 때 바퀴와 휠러가 서로 접촉되도록 하는 휠러 홀더들; 통과하는 바퀴들을 향하여 프로그래밍가능한 주파수 및 지속 시간을 갖는 초음파 펄스들을 송출시키고 바퀴들에 대응되는 초음파 플롯들을 발생시키며 취득하는 초음파 장비; 초음파 장비를 제어하고 상기 초음파 플롯에 의해 발생되는 신호들을 디지털적으로 수신하는 국부 프로세서(local processor); 국부 프로세서에 연결되어 초음파 장비의 작동 순서를 전송하며 측정 결과를 수집, 통합 및 저장하면서 관련 리포트를 작성하는 컴퓨터; 및 컴퓨터에 연결되어 열차에 대한 측정값들을 식별하도록 적합화된 안테나;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
편리하게는, 상기 휠러 홀더들은 그들을 위해 제공된 두 개의 가이드들에 의해 수직한 방향에서 이동되도록 작동될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 상기 장치는 각각의 철로 라인에 대해 두 개 이상의 휠러들을 포함하지만, 각각의 철로 라인에 대해 네 개의 휠러들을 설치하는 것도 가능하다.
상기한 바와 같은 각각의 휠러들은 표면 초음파들을 발생시키고 수신하기 위한 압전 변환기(piezoelectric transducer)를 구비하고; 상기 압전 변환기는 드라이 커플링 수단(dry coupling means)을 사용하며 상기 압전 변환기의 상부에 바퀴가 존재한다는 사실을 나타내기 위한 두 개의 유도성 근접 검출기들을 포함한다. 바람직하게는, 각각의 압전 변환기에 의해 발생 및 수신되는 상기 표면파들은 1 MHz이고, 각각의 변환기에 사용되는 상기 드라이 커플링 수단은 생고무 필름이다.
본 발명에 따라, 상기 초음파 장비는 재료의 비파괴시험을 수행하기 위한 초음파 신호들의 실시간 발생, 취득 및 처리에 적합하도록 설계되고, 아날로지컬 파트 및 디지털 파트를 포함한다. 상기 아날로지컬 파트는 취득되는 초음파 신호들을 위한 아날로지컬 처리 모듈(module)을 구비하고, 프로그램 가능 이득 중폭기
(gain amplifiers)들 및 프리필터링(prefiltering), 검출, 대수 증폭 및 채널 멀티플렉싱(channel multiplexing)을 위한 스테이지들을 포함하며; 상기 프로그래밍가능한 게인은 20 MHz에서 80 dB이고, 상기 대수 증폭(logarithmic amplification)은 100 dB이다.
상기 디지털 파트는 분할된 아키텍처(architecture) 및 높은 효용성의 세트를 이루는 전용 프로세싱 모듈들을 갖는 버스(bus)를 구비하고, 상기 버스는 베이스들에 의해 격리되는 세그먼트들을 구비하며, 상기 프로세서 모듈들은 상기 베이스들의 상부에서 하우징된다(housed).
본 발명에 따라, 프로세서 모듈들의 선택 및 분할된 아키텍쳐 버스상에서의 설치에 기인하여, 각 분야의 수요에 맞도록 적합화되면서 높은 레벨의 병렬성(parallelism)을 갖는 "파이프라인(pipeline)" 형태의 취득 및 프로세싱 체인들에 대한 유동적인 정의가 가능하게 되며, 10 Msamples/s로 유지되는 프로세싱 속도에서 80 Msamples/s까지의 취득 속도를 얻는 것이 가능하다. 물리적인 프로세싱 모듈들은 디지털 혼합 기술과 병존되고, 각각의 모듈은 세트를 이루는 프로그래밍가능한 파라미터들 및 작동 모드들을 갖는다. 또한, 특정의 고정된 모듈들은, 그 내부 회로들의 소프트웨어를 재구성하므로써, 다른 알고리즘들을 수행하도록 그 자신의 아키텍처에 있어서 개조될 수 있다.
본 발명에 따라, 상기 초음파 장비의 아날로지컬 파트는 아날로지컬 베이스 카드상에서 하우징되며, 상기 아날로지컬 베이스 카드는 아날로지컬 채널들을 각각 갖는 일련의 슬로트(a series of slots)들을 횡단하여 아날로지컬 증폭-필터 모듈들에 대한 서포트(support)로서의 역할을 하고, 또한 상기 아날로지컬 베이스 카드는 상기 아날로지컬 모듈들, 입력 채널 선택 회로 및 포락선(envelope) 검출용 아날로지컬 모듈의 공급을 위한 안정된 전압 생성 시스템을 포함하며, 상기 모듈들은 상기 아날로지컬 베이스 카드의 컨트롤 버스에 의해 지배된다. 상기 아날로지컬 파트는 또한 부가적인 슬로트를 포함하고, 상기 부가적인 슬로트는 상기 컨트롤 버스에 직접적으로 연결되며 본 발명에 있어서 열차 바퀴들을 검출하기 위해 디지털 입력-출력 카드를 부가하는 것을 허용한다.
한편, 상기 초음파 장비의 디지털 파트는 원격 디지털 베이스 카드상에서 하우징되고, 상기 원격 디지털 베이스 카드는 디지털 및 하이브리드 아키텍처 프로세싱 모듈들의 서포트로서의 역할을 하며, 상기 디지털 및 하이브리드 아키텍처 프로세싱 모듈들은 상기 디지털 버스 카드의 컨트롤 버스에 연결되는 베이스보드들내로 삽입되고, 각각의 베이스보드는 상기 분할된 신호 버스에 의해 다음 베이스보드에 연결되며, 각각의 베이스보드는 상기 분할된 신호 버스를 통하여 이전의 모듈에 의해 프로세싱된 데이터를 수납하고 그 결과를 다음 모듈로 반송한다. 또한, 각각의 모듈의 출력은 결과 메모리에 입력된다. 상기 디지털 베이스 카드는 또한 명령들의 수신 및 결과들의 송신을 위한 통신 서브시스템을 포함하며, 국부 프로세서는 전체 디지털 베이스 카드를 컨트롤하고 모듈들을 프로그래밍하며 통신에 참여하고 신호들의 취득 및 프로세싱을 트리거링(triggering)한다.
상기 아날로지컬 베이스 카드 및 상기 디지털 베이스 카드는 모두 동력원에 연결된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 아날로지컬 베이스 카드는 두 개의 아날로지컬 베이스 채널들을 각각 갖는 네 개의 슬로트들을 통합(포함)하며, 상기 원격 디지털 베이스 카드는 네 개의 베이스보드들을 통합한다.
마찬가지로, 본 발명에 따라, 상기 초음파 장비는, 상기 휠러들 및 상기 증폭 모듈들에 연결되는 일련의 프로그래밍가능한 펄스 발생기들을 포함한다. 상기한 근접 센서 컨트롤 모듈들 중의 하나는 아날로지컬 베이스 카드의 디지털 입력-출력 슬로트 및 게인 컨트롤 모듈내에 설치되고, 아날로그/디지털 변환 모듈 및 데이터 정리 모듈은 상기 원격 디지털 베이스 카드상에 설치된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 네 개의 프로그래밍가능한 펄스 발생기 및 두 개의 증폭 모듈들이 제공되며, 상기 두 개의 증폭 모듈들은 상기 아날로지컬 베이스 카드상에 설치되고, 상기 각 증폭 모듈은 가변적인 게인을 갖는 두 개의 선형 증폭기들을 통합한다.
이하, 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상술하기로 한다.
본 발명에 따른 장치는 10 Km/h까지의 속도로 이동하는 열차들에 사용되는 다이나믹 시스템이며, 이러한 이유로 열차 바퀴들의 통과를 허용하면서 바퀴 롤링 밴드들의 상태를 검출하기 위해 바퀴 롤링 밴드들의 주변부에 인가되는 휠러들에 대한 서포트로서의 역할을 하는 기계적인 구조물이 필요하고, 항상 휠러와 바퀴간의 결합이 유지될 것이 요청된다.
도 1 내지 3에 도시한 바와 같이, 상기 기계적인 서포트 구조물은 강으로 제조되며, 레일 비임(1)을 구비한다. 상기 레일 비임(1)에는 두 개의 가드 레일(2)들이 제공되고, 상기 가드 레일(2)은 바퀴의 플랜지가 상기 레일 비임(1)에 안착된 상태에서 이동되는 동안 보기(10)에서의 바퀴(9)의 안내를 보장하면서 안전수단(safety measure)으로서 작용하기 위한 두 개의 목적을 동시에 갖는다. 상기 레일 비임(1)은 통상적인 철도 라인부(8)를 대체하며, 보울팅된 조인트(3)에 의해 레일 비임(1)과 철도 라인부(8) 사이의 연속성을 유지한다.
상기 레일 비임(1)은 보기 바퀴(9)들의 롤링 밴드에 인가되도록 의도된 휠러(P)의 홀더(4)들을 위한 서포트로서의 역할을 한다. 각각의 홀더(4)에는 두 개의 가이드(5)들 및 하나의 요동 스프링(6)이 제공되어, 바퀴(9)들이 통과될 때 바퀴 및 휠러가 접촉된 상태로 유지될 수 있도록 한다.
만약 필요하다면, 상기 각각의 홀더(4)는 가이드(7)에 의해 수직한 방향에서 변위되도록 작동될 수 있다.
각각의 휠러(P)는 1 MHz의 표면파들을 발생 및 수신하기 위한 압전 변환기를 구비하고, 상기 압전 변환기는 커플링 수단으로서 생고무 필름을 사용한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 압전 변환기는 바퀴(9)들의 검사중 바퀴(9)들과 압전 변환기 사이의 접촉을 보장하는 기계적인 장치상에 설치된다.
또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 각각의 휠러(P)는 상기 압전 변환기상에 바퀴(9)가 존재한다는 사실을 나타내는 두 개의 유도성 근접 검출기들(11)을 포함한다.
본 발명에 따른 전체 장치는 도 5에 도시하며, 상기 장치는 네 개의 휠러들(P1, P2, P3, P4)을 포함한다. 상기 휠러들은, 상기한 바와 같이, 드라이 커플링을 갖는 표면 초음파 송신기-수신기들을 구성하고, 표면 초음파 송신기-수신기들은 바퀴의 존재를 나타내기 위한 상기 검출기(11)를 포함한다. 상기 장치에는 휠러를 이동하는 바퀴(9)에 맞도록 적합화시키고 레일 비임(1) 상부의 높이를 조절하기 위한 기계적인 장치들(4) 뿐만아니라 바퀴(9)를 안내하기 위해 레일 비임(1)(가드 레일(2))에 부가되는 부분품들이 제공된다. 각각의 레일 비임(1)에 대해 네 개까지의 휠러(P)들을 설치하는 것도 가능하다.
도 5의 블록 12는 본 발명에 따른 장치의 초음파 장비를 나타내며, 상기 초음파 장비는 가변적인 주파수 및 편차를 갖는 초음파 펄스들을 송신하기 위한 전자 장치들, 각각의 압전 변환기를 위한 독립적으로 프로그래밍가능한 게인 증폭기들, 감쇠-거리 보정치들을 인가하기 위한 수단, 및 증폭된 신호들의 엔빌로프를 검출하기 위한 수단을 포함한다.
도 5의 블록 13은 본 발명에 따른 장치에 사용되는 국부 프로세서를 나타내고, 국부 프로세서는 상기 초음파 장비(12)를 컨트롤하며, 바퀴 존재 검출기(11)들에 의해 제공되는 신호들에 따라 각각의 채널이 언제 작동되어야하는 가를 결정하고, 상기 초음파 장비(12)로부터 초음파 플롯들을 디지털적으로 수신한다. 상기 국부 프로세서(13)는 신호들을 분석하기 위한 계산을 수행하며 바퀴(9)들의 롤링 밴드 표면의 상태에 대한 평가 알고리즘들을 인가할 수 있다.
도 5의 블록 14는 본 발명에 따른 장치에 사용되는 컴퓨터를 나타내며, 상기 컴퓨터는 작동자가 시스템에 관여할 수 있도록 하는 수단으로서 제공된다. 상기 컴퓨터는 (1200 m의 거리까지 이격될 수 있는) 시스템의 국부 프로세서(13)에 연결되고, 초음파 장비(12)의 작동 순서들을 제공하고, 측정 결과들을 수집, 통합 및 저장할 뿐만아니라 관련되는 펄스들을 발생시킨다. 컴퓨터(14)는 안테나(15)에 연결되어, 열차 측정값들의 식별을 허용한다. 컴퓨터(14)는 다른 파라미터들의 측정 장비에 연결되므로써 상기 측정 장비를 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 장치의 초음파 장비(12) 및 국부 프로세서(13)의 일반적인 구조를 도 6에 도시하며, 상기 일반적인 구조는 아날로지컬 파트(16) 및 디지털 파트(17)를 포함한다. 상기 아날로지컬 파트(16)는 취득되는 초음파 신호들의 아날로지컬 처리 모듈(18)들을 구비하고, 프로그래밍가능한 게인 증폭기(80 dB, 20 MHz)들 및 프리필터링, 검출, 대수 증폭(100 dB) 및 채널 멀티플렉싱을 위한 스테이지들을 포함한다. 또한, 상기 아날로지컬 파트(16)에는 이하에 상술하는 바와 같은 아날로지컬 모듈 컨트롤 유니트(19) 및 펄스 발생기 컨트롤 유니트(20)가 배열된다.
상기 디지털 파트(17)는 강력한 디지털 프로세싱 시스템을 구비하며, 상기 디지털 프로세싱 시스템은 취득되는 초음파 신호들에 대한 복잡한 알고리즘들의 실시간 적용을 허용한다. 상기 디지털 파트(17)의 코어(core)는 분할된 아키텍처를 갖는 버스(21) 및 8 비트 데이터 라인(22)과 8 비트 어드레스 라인(23)에 결합되는 고효율 전용 프로세서 모듈(MP0, MP1, MP2, ....)들의 세트이다. 상기 버스(21)는 베이스보드들에 의해 격리되는 세그먼트들을 구비하고, 상기 베이스보드들의 상부에서 상기 프로세서 모듈(MP0, MP1, MP2, ....)들이 하우징된다. 상기 프로세서 모듈들의 출력들은 수신되는 정보를 일시적으로 저장하고 프로세싱을 위해 요청되는 데이터를 제공할 수 있는 버퍼 메모리(L1, L2)들에 결합되며, 상기 버퍼 메모리들의 출력은 중간 결과 취득 메모리(24)에 결합된다.
도 6의 다이어그램은 국부 프로세서(13), 통신 컨트롤 유니트(25) 및 직렬 출력부(26)에 의해 완성된다.
도 6에 도시한 시스템에 있어서의 각각의 신호의 취득 및 프로세싱은 세 개의 단계에 걸쳐서 수행될 수 있다:
단계 1: 파리미터들의 프로그래밍
본 단계중, 이전의 취득과 관련하여 수정되어야 하는 취득을 위해 요청되는 모든 값들 뿐만아니라 디지털 프로세싱 파리미터들이 설정된다. 상기 모듈들의 구조에 대한 수정들도 본 단계에서 수행된다.
파라미터 프로그래밍은 시스템 컨트롤 버스 어드레스들내에서의 독출 및 기입에 의해 수행된다. 상기와 같은 작동은 비동기적으로 수행되며, 그 지속 시간은 거의 모든 파라미터들을 정하기 위해 요청되는 독출-기입 사이클들의 수에 따르게 된다. 도 6의 시스템에서, 상기 작동은 국부 프로세서(13)에 의해 이루어진다.
단계 2: 취득 및 프로세싱
본 단계는 휠러(P) 변환기의 트리거링의 발생, 수신된 신호들의 디지털라이징 및 상기 수신된 신호들의 도 6의 시스템내에서의 디지털 프로세싱에 의해 시작되며, 요청되는 마지막 정보 샘플이 결과 메모리(24)에서 얻어질 때 종료된다.
도 6의 시스템에서, 상기 두 개의 작동들은 소비자-생산자 관계처럼 동시에 수행된다. 그럼에도 불구하고, 상기 디지털 프로세싱 파트(17)의 디지털라이저 모듈은 이벤트 결정 취득 및 프로세싱이 수행되기 전에 특정 개수의 샘플들을 항상 취득한다. 이러한 상태에서, 후속적인 프로세싱 체인이 프로그램 트리거 이벤트(문턱값의 교차, 지연된 시간의 결정, 소프트웨어에 의한 트리거링, 외부 트리거링 등)을 대기하면서 유지된다. 취득의 종료는 디지털라이징되는 샘플들의 개수의 프로그래밍에 의해 결정된다. 취득에 포함되는 샘플들의 시퀀스는 플롯이라 불리어진다.
강제 전송 모드에 이어서 프로세싱이 10 Msamples/s의 일정한 속도로 수행된다. 그러므로, 윈도우 프레임이 매 100 ns마다 개방되며, 이러한 개방 기간동안 특정의 결과를 갖는 모듈들이 상기 체인내에서 상기 특정의 결과를 후속 모듈로 전송한다. 이러한 작동 모드는 타이밍이 임계성을 띠지 않게 되는 매우 간단한 제어를 제공하기 위해 선택된다. 20 MHz의 주클럭(master clock)은 전체 체인에 걸쳐서 동기성(synchronism)을 유지한다.
취득 및 프로세싱이 종료되지 않으면서 실시될 수 있도록 하는 수 개의 환경들이 존재하도록 하는 것은 중요성을 띤다. 이러한 상황들은 트리거링 이벤트의 비출현(non-appearance), 회로의 비정상적인 작동, 보호부들의 작동 등과 같은 다른 이유들에 기인하여 발생된다. 상기 응용 소프트웨어는 상기와 같은 예외적인 상황들을 자동적으로 복구하여야 하고, 가능하다면 그 원인들에 대한 진단책을 송신하여야 한다.
단계 3: 결과 전송
일반적으로, 상기 결과들은 특정의 구조 모듈(MP0, MP1, MP2, ....)들의 출력으로부터 메모리에 수집된다. 베이스 카드내에 통합되는 회로는 결과 소스(results source)로서의 특정의 모듈의 선택을 조장하며, 상기 결과 소스는 연구 및 평가 업무들(예컨대, 결정된 프로세싱 이전 및 이후 신호들의 실시간 비교)을 돕는다.
그럼에도 불구하고, 다른 경우들에 있어서, 상기 모듈들은 자체적으로 상기 컨트롤 버스를 통한 독취에 의해 얻어진 결과들을 저장한다. 이러한 옵션은 동일한 취득에 관한 수 개의 동시적인 정보 분량들의 효용성을 허용하므로써 피크 검출의 경우에 있어서 특별히 유용하게 된다.
프로세서 모듈(MP0, MP1, MP2, ....)들의 작동에 있어서의 최대의 병렬성은, 상기 프로세서 모듈들중의 특정의 모듈이 그들의 계산을 완료하기 위해 더욱 많은 클럭 사이클들을 필요로 하기는 하지만, 유지된다. 이러한 이유로, 전기한 바 있거니와, 상기 모듈들은 수신되는 정보를 일시적으로 저장하고 프로세싱을 위해 요청되는 데이터를 제공할 수 있는 버퍼 메모리(L1, L2)들을 갖는다.
도 6에 도시된 시스템의 물리적인 구조는 두 개의 베이스 카드들을 구비하며, 디지털 및 아날로지컬 프로세싱 모듈들은 상기 두 개의 베이스 카드들상에서 하우징되고, 상기 두 개의 베이스 카드들은 아날로지컬 베이스 카드(BANG)(도 7 참조) 및 원격 디지털 베이스 카드(BDR)(도 8 참조)이다. 상기 동력원(33)(도 9 참조)은 상기 두 개의 부분품들에 부가된다.
상기 아날로지컬 베이스 카드(BANG)는 네 개의 슬로트(SL0, SL1, SL2, SL3)들을 횡단하여 상기 아날로지컬 증폭-필터링 모듈들을 위한 서포트로서의 역할을 하며, 각각의 슬로트들은 두 개의 아날로지컬 채널(CN)들을 포함한다. 그러므로, 슬로트(SL0)는 채널(CN0-1)들을 포함하고, 슬로트(SL1)는 채널(CN2-3)들을 포함하며, 슬로트(SL2)는 채널(CN4-5)들을 포함하고, 슬로트(SL3)는 채널들(CN6-7)을 포함한다. 또한, 상기 아날로지컬 베이스 카드(BANG)는 상기 아날로지컬 모듈들, 입력 채널 선택 회로(27) 및 엔빌로프 검출용 아날로지컬 모듈(28)의 공급을 위한 안정된 전압 생성 시스템을 포함한다. 상기 모듈들은 상기 컨트롤 버스(29)를 횡단하여 지배된다.
상기 아날로지컬 베이스 카드(BANG)는 상기 컨트롤 버스(29)에 직접적으로 결합되는 부가적인 슬로트(DIG)를 포함하며, (본 경우에 있어서, 바퀴(9)들의 검출을 위한) 디지털 입력-출력 카드의 부가를 허용한다.
상기 아날로지컬 베이스 카드(BANG)는 신호 출력부(30) 및 게인 컨트롤 유니트(31)에 의해 완성된다.
상기 원격 디지털 베이스 카드(BDR)는 상기 컨트롤 버스(32)에 결합되는 네 개의 베이스보드들(Z0, Z1, Z2, Z3)내에 삽입되는 디지털 및 하이브리드 아키텍처 프로세싱 모듈들을 위한 서포트로서의 역할을 한다. 각각의 베이스보드는 상기 분할된 신호 버스(21)에 의해 다음 베이스보드에 결합되며, 각각의 베이스보드는 상기 분할된 신호 버스(21)를 통하여 이전의 모듈에 의해 프로세싱된 데이터를 수신하고 그 결과를 다음 모듈로 반송한다. 각각의 모듈의 출력은 임시 저장소의 버퍼 메모리(L1, L2)들을 통과하여 결과 메모리(24)로 지향될 수 있다.
상기 디지털 베이스 카드(BDR)는 또한 명령들의 수신 및 결과들의 송신을 위한 통신 컨트롤 유니트(25)를 포함하며, 국부 프로세서(13)는 전체 시스템을 컨트롤하고 모듈들을 프로그래밍하며 통신에 참여하고 신호들의 취득을 트리거링한다.
도 9에 있어서, 상기 초음파 장비(12)의 구조는 본 발명에 따른 장치에 있어서 균열의 검출을 위해 사용되는 것으로 도시된다. 상기 초음파 장비(12)는 상기 휠러(P1, P2, P3, P4)들과 상기 두 개의 증폭 모듈들에 연결되는 네 개의 프로그래밍가능한 펄스 발생기(PS1, PS2, PS3, PS4)들을 구비하며, 각각의 증폭 모듈은 상기 아날로지컬 베이스 카드(BANG)의 채널(CN0-3)들 내에 설치되는 프로그래밍가능한 게인을 갖는 두 개의 선형 증폭기(AMP1, AMP2, AMP3, AMP4)들을 통합한다. 근접 센서(11)들의 컨트롤 모듈(32)은 상기 아날로지컬 베이스 카드(BANG)의 디지털 입력-출력 슬로트(DIG)내에 설치되고, 게인 컨트롤 모듈(CAT)은 상기 원격 디지털 베이스 카드(BDR)의 베이스보드(Z0)내에 설치되며, 아날로지컬/디지털 변환 모듈(A/D)은 원격 디지털 베이스 카드(BDR)의 베이스보드(Z1)상에 설치되고, 데이터 정리 모듈(REDUC)은 원격 디지털 베이스 카드(BDR)의 베이스보드(Z0)상에 설치된다. 상기 원격 디지털 베이스 카드(BDR)상에 설치되는 국부 프로세서(13)는 철도 차량 바퀴(9)들의 균열 검출을 위해 전용화된 특정 모듈들을 다루기 위한 프로그램을 실행한다.
동력원(33)은 220 V의 교류 전압을 수신하며, 아날로지컬 베이스 카드(BANG)에 +/- 12 V의 직류 전압을 공급하고 디지털 베이스 카드(BDR)에 +/- 5 V의 직류 전압을 공급한다.
본 발명에 따른 장치의 작동
컴퓨터(14)로부터 측정 순서가 수신되었을 때, 본 발명에 따른 장치는 이하와 같이 작동된다:
1. 국부 프로세서(13)는 (방사되는 펄스들의 주파수 및 지속시간, 증폭기 게인, 디지털화 주파수 등과 같은) 공급되는 파라미터들에 따라 초음파 장비(12)의 부분품들을 프로그래밍한다. 레일 비임(1)내의 측정 위치로 휠러(P)들을 이동시키는 것과 같은 아직 개발되지 않은 작동들이 여기에 포함될 수도 있다.
2. 국부 프로세서(13)는 각각의 휠러(P)의 바퀴 검출기(11)들로 신호를 보내고, 특정의 검출기(11)가 바퀴(9)의 존재를 알려왔을 때 상기 국부 프로세서(13)는 상기 초음파 장비(12)로 하여금 프로그래밍된 펄스를 전송하도록 하고 상기 휠러에 의해 검출된 신호들을 수집 및 조절하도록 한다. 상기 신호들은 바퀴(9)의 연속적인 회전에 따라 전송되는 펄스의 전파(propagation) 및 각각의 바퀴의 롤링 밴드의 표면상에 존재하는 결함들에 의해 생성되는 에코들(echoes)에 대응된다. 상기 디지털화된 신호는 차후의 분석을 위해 국부 프로세서(13)에 저장된다.
3. 컴퓨터(14)가 측정작업을 정지하도록 하는 신호를 출력하면, 국부 프로세서(13)는 저장된 신호를 분석하며 각각의 측정된 바퀴(9)의 상태에 대한 평가를 내리고, 이러한 평가는 컴퓨터(14)로 전송된다.
열차 바퀴들의 초음파 플롯들의 평가를 위한 알고리즘
이하, 도면을 참조로하여 전기한 바 있는 본 발명에 따른 장치를 사용하여 열차 바퀴들의 롤링 밴드내의 균열을 검출하게 되는 시스템을 설명하기로 한다. 두 개의 1 MHz 표면 초음파 휠러(P1, P2; P3, P4)들이 각각의 철도 라인에 사용되며; 초음파 장비(12)는 초음파 플롯들을 생성하며, 바퀴(9)들로 하여금 각각의 휠러 및 컴퓨터(14)의 상부로 통과되면서 상기 초음파 플롯들을 수집하도록 하고, 대응되는 바퀴에 상기 초음파 플롯들을 할당하여 동 초음파 플롯들을 평가한다. 컴퓨터(14)는 열차 측정값들의 식별기들을 판독하는 안테나(15)에 연결된다. 이러한 배열에 있어서, 각각의 바퀴에 대해 대체로 120°만큼 옵셋된 두 개의 플롯들이 얻어진다.
초음파 장비(12)는 도 9에 도시하며, 상기 도면에 도시한 바와 같이 동일한 개수의 프로그래밍가능한 펄스 발생기들 및 모듈들로 구성된다.
바퀴(9) 플롯들을 생성하기 위해 주어지는 파라미터들은 다음과 같다:
* 주어진 진폭에서의 열 개의 1 MHz 여자 펄스들(excitation pulses).
* 50 dB에서의 증폭기 게인.
* 8 Msamples/s의 샘플링 주파수.
* 프리샘플(presample) 플롯들의 길이 20 및 16,980 샘플들.
* 정리 계수(reduction factor) 32.
초음파 플롯들의 특성
각각의 플롯은 도 10에 도시한 바와 같은 다섯 개의 대역들(zones)로 구분될 수 있다.
A. 휠러 여자 펄스.
B. 바퀴의 첫번째 절반 검사 대역.
C. 제 1 직접 전송 펄스(바퀴 절반).
D. 바퀴의 두번째 절반 검사 대역.
E. 제 2 직접 전송 펄스(바퀴 나머지).
대역 A의 확장은 상기 시스템에 의해 결정되지만, 나머지 대역들의 위치 및 크기는 바퀴(9)의 치수들, 사용되는 강의 종류 및 온도에 의해 결정된다.
바퀴(9) 림(rim) 상태에 있어서의 결함은 대역들 B 및 D에서 나타나는 에코들에 의해 도시되며, 펄스 발생기(PS) 및 휠러(P)의 양호한 작동은 대역 A로부터의 펄스의 존재에 의해 지시되고, 대역들 C 및 E에서의 에코들은 휠러(P) 및 바퀴(9) 사이의 커플링 품질을 나타낸다.
플롯의 매개변수화(Plot parametrization)
바퀴(9)의 상태를 평가하기 위한 첫번째 단계는 플롯상에 나타나는 에코들을 검출하고 매개변수화하는 것이다. 상기 과정은 이하와 같은 절차를 거쳐서 수행된다. 플롯의 베이스 라인(34)의 결정, 검출 문턱값(35) 및 에코 타당도 설정, 에코 식별 및 매개변수화, 에코 식별 결과 및 에코들 사이의 상관 관계의 직접적인 전송.
베이스 라인의 취득 및 검출 문턱값과 에코 타당도의 설정
플롯의 베이스 라인(34)은 바퀴(9)의 결함이 없는 대역들내의 초음파 신호 레벨을 나타낸다. 이러한 레벨에 접근하기 위해, 이하의 단계들이 수행된다:
1. 대역 A를 제외한 플롯 포인트들의 평균값 및 표준 편차를 계산함.
2. 단계 1에서 계산된 평균값 플러스 표준 편차보다 작은 진폭을 갖는 본래 플롯의 포인트들을 가지고 새로운 플롯을 생성함.
3. 단계 2에서 생성된 플롯 포인트들의 평균값 및 표준 편차를 계산함. 상기 평균값은 베이스 라인(34)의 진폭 추정값으로서 사용되며, 표준 편차는 검사된 바퀴(9)의 고유 소음 레벨을 나타냄.
4. 검출 문턱값(35)은 진폭을 나타내며, 이보다 큰 진폭에서는, 상기 신호가, 상기와 같은 타당도를 지니기 위해 특정의 순간에서 타당성 레벨(36)을 초과하여야만 하는, 에코에 속할 수 있는 것으로 간주됨. 본 실시예에 있어서, 상기 베이스 라인(34)은 자체적으로 검출 문턱값(35)으로서 사용되고, 베이스 라인(34)과 단계 3에서 계산된 표준 편차의 네 배를 합한 값이 타당성 레벨(36)로서 사용됨. 또한, 상기 값들은 플롯의 타당도(바퀴의 존재에 대한 검출)를 결정하기 위해 사용됨. 상기 평균값 플러스 표준 편차가 0.001의 값을 초과하는 경우에는, 상기 플롯이 타당성을 갖는 것으로 간주함.
에코 검출 및 특성화
플롯내의 에코들을 찾기 위해 이하의 단계들이 수행된다:
1. 검출 레벨을 초과하는 포인트를 찾고 이 포인트를 에코의 개시 포인트로서 취하게 될 때까지 플롯 포인트들이 수반됨(followed).
2. 특정 포인트의 값이 다시 상기 검출 레벨보다 작게 되며 이러한 포인트를 에코의 종료 포인트로서 표시하게 될 때까지 상기 플롯 포인트들이 수반됨. 특정의 에코 포인트가 타당성 레벨(36)을 초과하면, 상기 에코는 검출된 에코들의 리스트에 부가됨.
3. 단계들 1 및 2가 상기 플롯을 피니싱할 때까지 반복됨.
4. 검출된 에코 리스트는 단일 에코에 합병되므로써 보정되며, 상기 단일 에코는 다음 에코로부터 세 개의 포인트들보다 작은 범위에서 종료됨.
5. 각각의 에코에 대해, 이하의 사항들이 기록됨: 개시 포인트, 포인트들에 있어서의 에코의 폭, 에코의 최대값의 위치와 진폭, 및 에코를 구성하는 모든 포인트들의 진폭의 합.
직접 전송 에코들의 식별
이하의 단계는 직접 전송 에코들의 위치 및 상대 거리의 결정(플롯의 대역들 C 및 E의 찾음)에 관한 것이다. 이 것을 수행하는 방법은 바퀴(9)의 타당성을 갖는 플롯들의 개수에 의존한다:
1. 만약 두 개의 플롯들이 존재하는 경우에는, 하이브리드 플롯이 각각의 플롯의 최소값을 나타내는 포인트로서 생성되며, 동일한 위치에서 발견되지 않는 모든 에코들은 제거됨(상기 직접 전송 에코들은 동일한 바퀴의 두 개의 플롯들에 대응됨). 상기 플롯에 대해, 두 개의 전기한 섹션(sectoins)들에서 언급한 바 있는 형태의 에코들의 리스트가 생성됨.
2. 두 개의 플롯들이 얻어지는 경우 또는 타당성있는 플롯들중의 단지 하나가 얻어지는 경우, 상기 하이브리드 플롯의 에코 리스트가 수반되며, 쌍들을 이루는 에코들이 서치되고(searched), 쌍을 이루는 하나의 플롯의 개시 포인트는 15 포인트의 허용 공차율을 가지고 다른 하나의 플롯의 개시 포인트로부터의 거리의 두배가 되며 원점으로부터 150보다 많은 포인트에서 개시됨. 상기 조건을 만족시키는 펄스들의 수 개의 포인트들이 존재되는 경우, 상기 플롯 원점으로부터 가장 떨어진 쌍이 선택됨.
3. 만약 상기 계산된 전송 에코들이 하이브리드 플롯으로부터 나오면, 상기 본래의 플롯들의 각각의 플롯의 에코 리스트를 이용하여 그 식별이 개시됨. 이를 위해, 상기 하이브리드 플롯의 전송 에코들과 영이 아닌 교집합을 갖는 에코들이 상기 리스트들의 각각에 대해 서치됨. 식별된 특정의 에코가 35 포인트보다 큰 폭을 갖는 경우에는, 다른 플롯에 대응되는 에코와 동일한 폭을 갖는 에코가 상기 식별된 특정의 에코로부터 격리되고, 나머지는 독립적인 에코들로서 상기 리스트에 부가됨.
에코들 사이의 상관 관계
그리고나서, 플롯의 대역 D에서 나타나고 대역 B의 에코의 복제물(replica)인 리스트의 에코들이 각각의 플롯에 대해 식별된다:
1. 복제물들 사이의 거리는 얻어지는 직접 전송 에코들 사이의 거리로서 결정됨.
2. 각각의 플롯의 대역 B의 각각의 에코에 대해, 특정의 에코가 계산된 복제물들 사이의 거리에서 그 개시 포인트를 갖는 대역 D에 10 포인트의 허용 공차율을 가지고 존재되는 가에 대한 사항이 체킹됨. 만약 이러한 조건이 만족되면, 그러한 에코들은 "복제물 소유자(replica possessor)" 및 "복제물"로서 각각 표시됨.
만약 바퀴(9)의 두 개의 타당성있는 플롯들이 얻어질 수 있다면, 동일한 반사기에 의해 생성된 두 개의 플롯들의 에코들이 식별된다. 이를 위해, 동일한 철도 라인(8)의 두 개의 휠러(P1, P2; P3, P4)들 사이의 거리가 대체로 870 mm인 것으로 상정하며, 이 때, 3000 m/s인 강(steel)내에서의 소리의 속도값 및 사용되는 취득 파라미터들을 가정하는 경우, 휠러(P1 및 P4)들의 신호들에 관하여 140 포인트만큼 더 전진된 휠러(P2 및 P3)들의 신호들이 생성된다. 이러한 공정은 이하의 단계들에 의해 수행된다.
1. 각각의 플롯에 대해, 제 2의 직접 전송 에코의 개시값과 동일한 상기 플롯의 길이가 구해짐.
2. 복제물로서 표시되지 않은 각각의 플롯의 각각의 피크에 대해, 분석되는 에코보다 (만약 검사된 에코가 휠러(P1 또는 P4)의 플롯에 속하는 경우) 140 포인트 이전에서 또는 (만약 검사된 에코가 휠러(P2 또는 P3)의 플롯에 속하는 경우) 140 포인트 이후에서 6 포인트의 허용 공차율을 가지고 개시되거나 또는 종료되는 다른 플롯내에서, 특정의 피크가 서치됨. 만약 특정의 피크가 발견되면, 양 피크들은 대응되는 에코들로서 표시됨. 만약 특정의 에코가 대역들 A, B 또는 E에 속하는 경우, 그 에코는 데드 존(dead zone)에 대응되는 것으로서 표시됨. (상기 플롯에 대해 계산된 길이를 모듈로서 취함으로써, 선행 계산 또는 지연 계산이 수행됨.)
바퀴 평가
바퀴(9) 상태의 평가는 단지 각각의 검출되는 에코의 최대값 및 그 폭을 가지고 수행될 수 있으며, 이러한 평가는 크랙에 의해 생성되는 에코들은 큰 진폭을 가져야한다는 가정 및 매우 넓은 에코들은 대체로 드리프터(drifters)들 및 플랜(plans)들에 일치한다는 관찰을 전제로 한 것이다.
평가 알고리즘은 이하와 같은 단계들에 의해 진행된다:
1. 바퀴(9)들에 대해 얻어지는 플롯들중의 어떠한 것도 타당성있는 플롯으로 표시되지 않는 경우, 당해 바퀴는 평가할 수 없는 바퀴로서 표시됨.
2. 만약 직접 전송 에코들이 검출되지 않는 경우, 당해 바퀴(9)는 평가할 수 없는 바퀴로서 표시됨.
3. 단계들 1 및 2에서 주어진 조건들이 만족되지 않으면, 타당성이 있는 것으로 표시된 각각의 플롯의 각각의 피크는 별도로 평가됨. 에코의 값은 상기 최대값의 선형 함수에 의해 결정되며, 상기 선형 함수는 제로와 동일한 최대값을 갖는 에코들에 제로의 값을 할당하고 255의 진폭을 갖는 에코들에는 2.5의 값을 할당함. 상기 할당된 값은 에코의 최대값이 250 보다 큰 경우 0.5 씩 증가됨.
4. 에코의 최적 폭은 선형 함수에 의해 결정되고, 상기 선형 함수는 제로의 최대값을 갖는 에코들에 제로의 최적 폭을 할당하며 255의 진폭 최대값을 갖는 에코들에 20 포인트의 최적 폭을 할당함. 만약 실제 폭이 계산된 최적 폭보다 큰 경우에는, 상기 에코는 단계 3에서 할당된 값의 85%를 할당하므로써 페널티가 부과됨(penalized).
5. 단계들 3 및 4에서 할당된 피크 값들의 최대치는 모든 타당성있는 플롯들의 모든 에코들중 가장 가까운 범자연수(nearest whole number)로 (또는 결과가 0일 경우 1로) 사사오입되고(rounding off) 이 값은 바퀴 값으로서 고정됨.
본 발명에 따라, 열차가 이동되는 동안 바퀴의 롤링 밴드내에 존재될 수 있는 균열을 초기 단계에서 검출하고 균열의 크기가 증가되어 바퀴에 더 큰 손상을 가하기 전에 대응되는 보수 수단을 강구하는 것이 가능하게 되므로써, 철도 교통의 안전성이 현저히 증대될 수 있게 된다.
본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니고 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다. 예컨대, 휠러들, 펄스 발생기들, 모듈들 및 다른 부품들은 도시한 바와 다른 개수를 가질 수 있다. 그러므로, 본 발명의 범위는 첨부한 특허청구범위에 의해서만 독단적으로 그리고 배타적으로 제한된다.
Claims (15)
- 이동하는 열차 바퀴들상의 롤링 밴드의 상태를 자동 평가하기 위한, 특히 상기 롤링 밴드내의 균열을 검출하도록 적합화된, 장치에 있어서,강으로 제조되며 각각의 철로 라인(8)용 레일 비임(1)으로 이루어지고 상기 철로 라인(8)의 일부를 대체하면서 그 상부에서 열차 바퀴(9)들의 플랜지가 이동되도록 하며 보울팅된 조인트(3)에 의해 상기 레일 비임과 상기 철로 라인 사이의 연속성을 유지시키는 지지 구조물; 열차 바퀴들의 플랜지가 상기 레일 비임상에 안착된 상태에서 이동되는 동안 열차 바퀴들을 안내하도록 각각의 레일 비임에 부착되는 가드 레일(2); 그 상부를 통과하는 열차 바퀴들과 접촉하도록 의도된 휠러(P)들; 레일 비임상에 설치되고 각각 두 개의 가이드(5)들 및 요동 스프링(6)이 제공되어, 상기 휠러들상부로 열차 바퀴들이 통과할 때 바퀴와 휠러가 서로 접촉되도록 하는 휠러 홀더(4)들; 통과하는 바퀴들을 향하여 프로그래밍가능한 주파수 및 지속 시간을 갖는 초음파 펄스들을 송출시키고 바퀴들에 대응되는 초음파 플롯들을 발생시키며 취득하는 초음파 장비(12); 초음파 장비를 제어하고 발생된 초음파 플롯들로부터의 신호들을 초음파 장비로부터 디지털적으로 수신하는 국부 프로세서(13); 국부 프로세서에 연결되어 초음파 장비의 작동 순서를 전송하며 측정 결과를 수집, 통합 및 저장하면서 관련 리포트를 작성하는 컴퓨터(14); 및 컴퓨터에 연결되어 열차에 대한 측정값들을 식별하도록 적합화된 안테나(15)를 구비하는 것을 특징으로 하는 이동하는 열차 바퀴들상의 롤링 밴드의 상태를 자동 평가하기 위한 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 휠러 홀더(4)들이 그들을 위해 제공된 두 개의 가이드(7)들에 의해 수직한 방향에서 이동되도록 작동될 수 있는 것을 특징으로 하는 이동하는 열차 바퀴들상의 롤링 밴드의 상태를 자동 평가하기 위한 장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 장치가, 각각의 철로 라인(8)에 대해 두 개 이상의 휠러(P1, P2; P3, P4)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동하는 열차 바퀴들상의 롤링 밴드의 상태를 자동 평가하기 위한 장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 장치가, 각각의 철로 라인에 대해 네 개의 휠러들을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동하는 열차 바퀴들상의 롤링 밴드의 상태를 자동 평가하기 위한 장치.
- 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서,각각의 휠러(P)들이 표면 초음파들을 발생시키고 수신하기 위한 압전 변환기를 구비하고; 상기 압전 변환기는 드라이 커플링 수단을 사용하며 상기 압전 변환기의 상부에 바퀴(9)가 존재한다는 사실을 나타내기 위한 두 개의 유도성 근접 검출기(11)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동하는 열차 바퀴들상의 롤링 밴드의 상태를 자동 평가하기 위한 장치.
- 제 5 항에 있어서,각각의 압전 변환기에 의해 발생 및 수신되는 상기 표면파들이 1 MHz이고, 각각의 변환기에 사용되는 상기 드라이 커플링 수단은 생고무 필름인 것을 특징으로 하는 이동하는 열차 바퀴들상의 롤링 밴드의 상태를 자동 평가하기 위한 장치.
- 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서,상기 초음파 장비(12)가 재료의 비파괴시험을 수행하기 위한 초음파 신호들의 실시간 발생, 취득 및 처리에 적합하도록 설계되고, 아날로지컬 파트(16) 및 디지털 파트(17)를 구비하며; 상기 아날로지컬 파트는 취득되는 초음파 신호들을 처리하기 위한 아날로지컬 처리 모듈(18)을 구비하고, 프로그래밍가능한 게인 증폭기들 및 프리필터링, 검출, 대수 증폭 및 채널 멀티플렉싱을 위한 스테이지들을 포함하며; 상기 디지털 파트는 분할된 아키텍처 및 높은 효용성의 세트를 이루는 전용 프로세서 모듈(MP0, MP1, MP2, ....)들을 갖는 버스(21)를 포함하고, 상기 버스는 보드베이스들에 의해 격리되는 세그먼트들을 구비하며, 상기 프로세서 모듈들은 상기 보드베이스들의 상부에서 하우징되는 것을 특징으로 하는 이동하는 열차 바퀴들상의 롤링 밴드의 상태를 자동 평가하기 위한 장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 프로그래밍가능한 게인은 20 MHz에서 80 dB이고, 상기 대수 증폭은 100 dB인 것을 특징으로 하는 이동하는 열차 바퀴들상의 롤링 밴드의 상태를 자동 평가하기 위한 장치.
- 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,상기 초음파 장비(12)의 아날로지컬 파트(16)가 아날로지컬 베이스 카드(BANG)상에서 하우징되며, 상기 아날로지컬 베이스 카드(BANG)는 아날로지컬 채널(CN0-1, CN2-3, CN4-5, CN6-7, ....)들을 각각 갖는 일련의 슬로트(SL0, SL1, SL2, SL3, ....)들을 통하여 아날로지컬 증폭-필터링 모듈들에 대한 서포트로서의 역할을 하고, 또한 상기 아날로지컬 베이스 카드(BANG)는 상기 아날로지컬 모듈들, 입력 채널 선택 회로(27) 및 엔빌로프 검출용 아날로지컬 모듈(28)의 공급을 위한 안정된 전압 생성 시스템을 포함하며, 상기 모듈들은 상기 아날로지컬 베이스 카드의 컨트롤 버스(29)에 의해 지배되는 것을 특징으로 하는 이동하는 열차 바퀴들상의 롤링 밴드의 상태를 자동 평가하기 위한 장치.
- 제 9 항에 있어서,상기 아날로지컬 파트가 부가적인 슬로트(DIG)를 포함하고, 상기 부가적인 슬로트(DIG)는 상기 컨트롤 버스(29)에 직접적으로 연결되며 바퀴(9)들의 존재를 검출하기 위하여 디지털 입력-출력 카드를 부가하기에 적당하게 되는 것을 특징으로 하는 이동하는 열차 바퀴들상의 롤링 밴드의 상태를 자동 평가하기 위한 장치.
- 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 초음파 장비(12)의 디지털 파트(17)가 원격 디지털 베이스 카드(BDR)상에서 하우징되고, 상기 원격 디지털 베이스 카드(BDR)는 디지털 및 하이브리드 아키텍처 프로세싱 모듈들의 서포트로서의 역할을 하며, 상기 디지털 및 하이브리드 아키텍처 프로세싱 모듈들은 상기 디지털 버스 카드의 컨트롤 버스(32)에 연결되는 베이스보드(Z0, Z1, Z2, Z3, ....)들내로 삽입되고, 각각의 베이스보드는 상기 분할된 신호 버스(21)에 의해 다음 베이스보드에 연결되며, 각각의 베이스보드는 상기 분할된 신호 버스(21)를 통하여 이전의 모듈에 의해 프로세싱된 데이터를 수납하고 그 결과를 다음 모듈로 반송하며, 각각의 모듈의 출력은 결과 메모리(24)에 입력되고, 상기 디지털 베이스 카드는 또한 명령들의 수신 및 결과들의 송신을 위한 통신 서브시스템(25)을 포함하며, 국부 프로세서(13)는 전체 디지털 베이스 카드를 지배하고 모듈들을 프로그래밍하며 통신에 참여하고 신호들의 취득 및 프로세싱을 트리거링하는 것을 특징으로 하는 이동하는 열차 바퀴들상의 롤링 밴드의 상태를 자동 평가하기 위한 장치.
- 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 아날로지컬 베이스 카드(BANG) 및 상기 원격 디지털 베이스 카드(BDR) 모두가 동력원(33)에 연결되는 것을 특징으로 하는 이동하는 열차 바퀴들상의 롤링 밴드의 상태를 자동 평가하기 위한 장치.
- 제 7 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 아날로지컬 베이스 카드(BANG)가 두 개의 아날로지컬 베이스 채널(CN0-1, CN2-3, CN4-5, CN6-7)들을 각각 갖는 네 개의 슬로트(SL0, SL1, SL2, SL3)들을 통합하며, 상기 원격 디지털 베이스 카드(BDR)는 네 개의 베이스보드들(Z0, Z1, Z2, Z3)을 통합하는 것을 특징으로 하는 이동하는 열차 바퀴들상의 롤링 밴드의 상태를 자동 평가하기 위한 장치.
- 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서,상기 초음파 장비(12)가, 상기 휠러(P1, P2; P3, P4, ....)들 및 상기 증폭 모듈들에 연결되는 일련의 프로그래밍가능한 펄스 발생기(PS1, PS2, PS3, PS4, ...)들을 포함하고, 근접 센서 컨트롤 모듈(32)은 상기 아날로지컬 베이스 카드(BANG)의 디지털 입력/출력 슬로트(DIG) 및 게인 컨트롤 모듈(CAT)에 설치되며, 아날로그/디지털 변환 모듈(A/D) 및 데이터 정리 모듈(REDUC)은 상기 원격 디지털 베이스 카드(BDR)상에 설치되는 것을 특징으로 하는 이동하는 열차 바퀴들상의 롤링 밴드의 상태를 자동 평가하기 위한 장치.
- 제 14 항에 있어서,네 개의 프로그래밍가능한 펄스 발생기(PS1, PS2, PS3, PS4) 및 두 개의 증폭 모듈들이 제공되며, 상기 두 개의 증폭 모듈들은 상기 아날로지컬 베이스 카드(BANG)상에 설치되고, 상기 각 증폭 모듈은 가변적인 게인을 갖는 두 개의 선형 증폭기(AMP1, AMP2, AMP3, AMP4)들을 통합하는 것을 특징으로 하는 이동하는 열차 바퀴들상의 롤링 밴드의 상태를 자동 평가하기 위한 장치.
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