KR20190015948A - 철도차량용 능동 조향 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량용 능동 조향 제어 장치는, 주행 중인 철도차량의 주행 데이터를 수집하는 주행 데이터 수집부; 상기 주행 데이터 수집부에서 수집된 데이터를 이용하여, 상기 철도차량의 속력과 주행하는 곡선선로의 곡률반경을 추정하는 추정부; 철도차량의 윤축을 조향하는 조향 구동기; 및 상기 곡률반경 및 철도차량의 속력에 따라 상기 조향 구동기의 제어모드를 선택하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는 상기 철도차량의 속력의 속력 임계값 이상이고, 상기 곡률반경이 곡률 임계값이하일 때, 상기 곡선선로의 곡률에 맞추어 상기 철도차량의 윤축을 조향하도록 상기 조향 구동기를 제어하고, 상기 철도차량의 속력이 속력 임계값 이상이고, 상기 곡률반경이 곡률 임계값 초과일 때, 상기 조향 구동기를 끄거나 상기 철도챠량의 윤축이 평행하도록 상기 조향 구동기를 제어하고, 상기 철도 차량의 속력이 속력 임계값 미만일 경우, 상기 조향 구동기를 끄는 것을 특징으로 한다.

Description

철도차량용 능동 조향 제어 장치 및 방법{ACTIVE STEERING CONTROL APPARATUS FOR RAILWAY VEHICLES AND THE METHOD OF THE SAME}

본 발명은 철도차량용 능동 조향 제어 장치에 관한 것이다.

종래에는 철도차량 곡선부 주행 시에는 도 1에 도시된 바와 같이 레일과 윤축 간에는 공격각(angle of attack)이 존재하는데, 이 공격각은 차량의 원활한 곡선 주행에 악영향을 미쳐 곡선 주행시에 차륜의 플랜지와 레일 측면간의 마찰 소음 및 양측 차륜의 주행 거리 차이를 극복할 수 없어 스틱 슬립(Stick-slip) 현상이 발생할 뿐만 아니라 이로 인하여 차륜과 레일의 마모를 가속시키게 되는 문제점도 있다.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로 곡선부 주행시 곡률반경과의 원활한 적응을 도모하기 위한 윤축 능동 조향(active steering)방법이 제시되었다.

도 1에서와 같이 윤축의 요방향 회전 토크를 부여하여 곡선과 수직방향(radial position, 반지름방향)으로 위치하게 함으로써 공격각을 제거하는 윤축 레이디얼 포지션 (radial position) 제어 방법이 개발되었다.

이러한 제어방법의 일예로 도 2에 도시된 바와 같은 등록특허 제10-0916594호(발명의 명칭: 지렛대작용을 이용한 철도차량용 능동 조향대차)에 기재된 기술이 있는데, 그 기술적 특징은 엑츄에이터(21)에 의해 조향되는 철도차량용 능동 조향대차(10)에 있어서, 전방 윤축(12)의 양측 액슬박스(14)와 힌지 결합하여 상기 전방 윤축(12)을 조향하는 전방조향장치(20)와 후방 윤축(12)의 양측 액슬박수(14)와 힌지 결합하여 상기 후방 윤축(12)을 조향하는 후방조향장치(20A)로 구성되되, 상기 전방조향장치(20)와 후방조향장치(20A)는 액츄에이터(21)와 대차프레임(11)과 힌지 결합되고 상기 액츄에이터(21)에서 발생되는 힘을 전달하는 구동링크(23,23a)와 상기 구동링크(23,23a)와 힌지결합되어 액슬박스(14)를 조향하는 종동링크(24,24a)와 대차(10)의 양측에 설치된 상기 구동링크(23,23a)를 연결한 전달링크(25)로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 등록 특허 제10-1084157호(발명의 명칭: 철도차량용 능동 조향 제어 장치 및 방법)에서는, 철도차량이 곡선 구간을 주행할 때 실시간으로 곡선선로의 곡률반경을 측정하여, 이에 따른 윤축의 조향각을 설정함으로써 공격각을 줄여주게 되어 차륜과 레일의 마모를 줄일 수 있는 기술이 개시되어 있다.

하지만, 이러한 종래의 철도차량용 능동 조향 제어 장치는 철도차량의 속력이 매우 낮을 경우에도 조향 구동기를 동작하여, 축상 스프링의 복원력을 이겨내며 조향각을 유지시키기 위한 불필요한 전력소모가 발생하는 문제점이 있다. 또한, 완만한 곡률을 가지는 곡선선로에서 조향 구동기가 동작되어, 오히려 철도차량의 동적 주행안정성을 떨어뜨리는 문제점이 있다. 아울러, 곡률 센서의 노이즈 값으로 인해 실제 직선 선로에서 노이즈 밴드 크기의 변화를 곡선선로으로 인지하고, 조향 제어를 수행하면서 주행하여, 제어 안정성을 떨어뜨리는 문제점이 있다.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 안정적으로 철도차량을 운행할 수 있는 능동 조향 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제1 측면에 따른 능동 조향 제어 장치, 주행 중인 철도차량의 주행 데이터를 수집하는 주행 데이터 수집부; 상기 주행 데이터 수집부에서 수집된 데이터를 이용하여, 상기 철도차량의 속력과 주행하는 곡선선로의 곡률반경을 추정하는 추정부; 상기 곡률반경 및 철도차량의 속력에 따라 제어모드를 선택하는 제어부; 및 상기 제어부의 제어 신호에 따라 철도차량의 윤축을 조향하는 조향 구동기를 포함하되, 상기 제어부는 상기 철도차량의 속력의 속력 임계값 이상이고, 상기 곡률반경이 곡률 임계값이하일 때, 상기 곡선선로의 곡률에 맞추어 상기 철도차량의 윤축의 조향하도록 상기 조향 구동기를 제어하고, 상기 철도차량의 속력이 속력 임계값 이상이고, 상기 곡률반경이 곡률 임계값 초과일 때, 상기 조향 구동기를 끄거나 상기 철도챠량의 윤축이 평행하도록 상기 조향 구동기를 제어하고, 상기 철도 차량의 속력이 속력 임계값 미만일 경우, 상기 조향 구동기를 끄는 것을 특징으로 한다.

한편, 본원의 제2 측면에 따른 능동 조향 제어 방법은, 주행 중인 철도차량의 주행 데이터를 측정하는 주행 데이터 측정단계; 측정된 주행 데이터를 이용하여, 철도차량이 주행하는 곡선선로의 곡률반경을 추정하는 단계; 및 상기 곡률반경 및 철도차량의 속력을 기초로하여, 조향 구동기를 제어하는 단계를 포함하되, 상기 조향 구동기를 제어하는 단계에서는 상기 철도차량의 속력의 속력 임계값 이상이고, 상기 곡률반경이 곡률 임계값이하일 때, 상기 곡선선로의 곡률에 맞추어 상기 철도차량의 윤축의 조향하도록 상기 조향 구동기를 제어하고, 상기 철도차량의 속력이 속력 임계값 이상이고, 상기 곡률반경이 곡률 임계값 초과일 때, 상기 조향 구동기를 끄거나 상기 철도챠량의 윤축이 평행하도록 상기 조향 구동기를 제어하고, 상기 철도 차량의 속력이 속력 임계값 미만일 경우, 상기 조향 구동기를 끄는 것을 특징으로 한다.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 저속 주행 또는 정차 시 불필요한 전력 소모를 줄일 수 있으며, 곡률 측정 센서 및 속력 센서의 노이즈로 인한 제어 불안정성을 해결하여, 안정적으로 철도 차량을 운행할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 곡선 선로에서 윤축의 레디얼 포지션 제어에 관한 개념도이다.
도 2는 종래의 능동 조향 대차의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 철도차량용 능동 조향 제어 장치를 개념적으로 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 철도차량용 능동 조향 제어 알고리즘을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 철도차량용 능동 조향 제어 기본 개념을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 조향 구동기의 커맨드의 변화 일례를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 곡률센서의 노이즈에 따른 채터링을 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명에 따른 철도차량용 능동 조향 제어의 임계구간 설정에 따른 제어방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따른 철도차량용 능도 조향 방법의 순서도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.

본원은 철도차량용 능동 조향 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

도 1은 곡선 선로에서 윤축의 레디얼 포지션 제어에 관한 개념도이고, 도 2는 종래의 능동 조향 대차의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 철도차량용 능동 조향 제어 장치를 개념적으로 나타낸 블록도이고, 도 4는 본 발명에 따른 철도차량용 능동 조향 제어 알고리즘을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 철도차량용 능동 조향 제어 기본 개념을 나타낸 그래프이고, 도 6은 본 발명에 따른 조향 구동기(400)의 커맨드의 변화 일례를 나타내는 그래프이고, 도 7은 본 발명에 따른 곡률센서의 노이즈에 따른 채터링을 나타내는 그래프이고, 도 8은 본 발명에 따른 철도차량용 능동 조향 제어의 임계구간 설정에 따른 제어방법을 설명하기 위한 그래프이고, 도 9는 본 발명에 따른철도차량용 능도 조향 방법의 순서도이다.

이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여, 본원의 일 실시예에 따른 철도차량용 능동 조향 제어 장치에 대해 설명한다.

능동 조향 제어 장치는 주행 데이터 수집부(100), 추정부(200), 제어부(300), 및 조향 구동기(400)를 포함한다.

주행 데이터 수집부(100)는 주행중인 철도차량의 주행 데이터를 수집한다. 또한, 주행 데이터 수집부(100)는 곡률 측정 센서(110) 및 속력 측정 센서(120)를 구비하여, 철도차량의 속력 데이터 및 곡선선로의 곡률반경 데이터를 수집할 수 있다. 예시적으로, 곡률 측정 센서(110)는 철도차량이 곡선구간을 주행하는 경우 차체와 전부 및 후부 대차 사이에 상대각 또는 상대변위를 측정하기 위한 것으로, 선로의 곡률에 따라 변화되는 차체와 전부 및 후부 대차 간 상대 변위를 측정하는 상대변위 측정장치와, 곡선선로에서 차체와 전/후부 대차가 이루는 상대각을 측정하는 상대각 측정장치를 포함하여 구성될 수 있다.

추정부(200)는 주행 데이터 수집부(100)에서 수집된 데이터를 이용하여, 철도차량의 속력과 주행하는 곡선선로의 곡률반경을 추정한다. 예시적으로, 추정부(200)는 곡률 측정 센서(110)에 의해 측정된 상대변위 또는 상대각을 이용하여 철도차량이 주행하는 곡선구간의 곡률반경을 실시간으로 추정할 수 있다.

조향 구동기(400)는 철도차량의 윤축을 조향한다. 예시적으로, 조향 구동기(400)는 윤축 사이에 위치하고, 대차의 좌측 및 우측에 각각 위치할 수 있다. 또한, 조향 구동기(400)는 윤축이 회전 베어링으로 구속되어 있는 저널박스에 힘을 인가하여, 전방 및 후방에 각각 위치한 윤축의 각도를 조절 할 수 있다. 상세하게는, 철도차량이 곡선선로를 주행할 경우, 내측 곡선선로 상에 위치하는 조향 구동기(400)는 동일 직선 상에 있는 2개의 저널박스에 당기는 힘을 인가하고, 외측 곡선 선로 상에 위치하는 조향 구동기(400)는 동일 직선 상에 있는 2개의 저널박스에 미는 힘을 인가할 수 있다. 이에 따라, 대차의 윤축은 곡선선로의 중심을 향해 정렬될 수 있다.

제어부(300)는 곡률반경 및 철도차량의 속력에 따라 제어모드를 선택할 수 있다. 다시 말해, 제어부(300)는, 도 5를 참조하면, 곡률반경의 곡률 임계값과 속력 임계값에 따라, 조향 구동기(400)를 능동 조향 모드 또는 영점 제어 모드를 선택할 수 있다.

상세하게는, 제어부(300)는 철도차량의 속력이 속력 임계값 이상이고, 곡률반경이 곡률 임계값이하일 때, 능동 조향 모드를 선택하여, 곡선선로의 곡률에 맞추어 철도차량의 윤축을 조향하도록 조향 구동기(400)를 제어한다. 즉, 철도차량이 급곡선선로를 통과할 경우, 급곡선선로의 곡률에 맞추어 윤축의 조향각을 조절하여, 급곡선선로를 고속의 속력으로 부드럽게 통과할 수 있다.

제어부(300)는 철도차량의 속력이 속력 임계값 이상이고, 곡률반경이 곡률 임계값 초과일 때, 철도챠량의 윤축이 평행하도록 조향 구동기(400)를 제어할 수 있다. 다시 말해, 제어부(300)는 측정되는 곡률반경의 신호와 무관하게 조향 구동기(400)의 변위가 0이 되도록, 즉 철도차량의 윤축이 항상 평행하게 정렬되도록 조향 구동기(400)를 제어할 수 있다. 곡률반경이 임계값 이상이므로 곡률에 맞추어 윤축을 조향하여도 그 효과가 미미하고, 거의 직선인 선로인 달리는 경우이므로, 영점 제어를 수행할 경우, 축상 스프링의 종방향(철도차량의 진행방향) 강성과 더불어, 조향 구동기(400) 제어를 통한 제어 강성이 더해져 철도차량의 동적 주행 안정성이 높아지는 효과가 있다.

또한, 제어부(300)는 철도차량의 속력이 속력 임계값 이상이고, 곡률반경이 곡률 임계값 초과일 때, 조향 구동기(400)의 구동을 끌 수 있다. 다시말해, 조향대차의 조향성능은 조향 구동기(400)와 무관하게 저널박스와 대차를 연결하는 축상 스프링에 의해 결정되므로, 조향 구동기(400)가 없는 기존의 철도 차량과 같이 수동조향 방식이 되며, 별도의 제어 노력이 필요없으므로 제어 알고리즘이 간단해지는 효과가 있다.

철도 차량의 속력이 속력 임계값 미만일 경우, 제어부(300)는 제어 종료 모드를 수행하여, 조향 구동기(400)를 끌 수 있다. 다시 말해, 조향대차의 조향성능은 조향 구동기(400)와 무관하게 저널박스와 대차를 연결하는 축상스프링에 의해 결정되므로, 조향 구동기(400)가 없는 기존의 철도차량과 같이 수동조향 방식이 되며, 축상스프링의 강성이 비교적 작아도 저속에서 철도차량의 주행 안정성은 크게 문제되지 않는다. 아울러, 곡선선로에서 저속 주행 또는 정지 상태일 때 조향제어를 수행할 경우, 그 효과가 미미하며 불필요한 전력소모가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

도 6을 참조하면, 곡률 임계값 및 속력 임계값을 기준으로 제어 방식을 변화시킬 경우, 곡률 임계값 및 속력 임계값에 도달했을 때 조향 구동기(400)의 커맨드가 급격히 변화하여, 불안정성을 유발할 수 있다. 이에 따라, 철도 차량용 능동 조향 제어 장치는 조향 구동기(400)의 커맨드를 완만하게 변화시켜, 조향 구동기(400)가 추종하도록 하는 것이 바람직하다.

예시적으로, 도 6을 참조하면, 곡률반경 R1000을 임계값 기준으로 했을 때, 곡률반경이 1000 이상일 때 추종해야 하는 곡률반경은 항상 0의 값을 갖는다. 또한, 곡률반경이 1000 이하의 값이 되는 순간 추종해야 하는 곡률반경 값 또한 실제 곡률 반경과 같은 값이 인가된다. 따라서, 조향구동기는 추종해야하는 조향구동기의 변위가 0인 상태에서 갑자기 R1000에 해당하는 조향구동기의 변위를 추종해야 하므로, 모터 제어의 불안정성을 유발한다. 이를 방지하기 위해, 추종해야 하는 곡률반경 값이 급격히 변화하더라도, 조향구동기의 커맨드는 완만하게 변화하도록 하는 것이 바람직하다.

이를 위해, 능동 조향 제어 장치는 조향 구동기(400)의 제어신호를 필터링하는 저역필터(low pass filter)를 더 포함할 수 있다. 예시적으로, 저역필터의 대역폭(bandwidth)은 0.1 ~ 30 Hz 사이에서 선택할 수 있다.

제어부(300)는, 도 8을 참조하면, 곡률 임계값을 포함하는 곡률 임계구간을 설정하고, 속력 임계값을 포함하는 속력 임계구간을 설정할 수 있다. 또한, 제어부(300)는 곡률반경이 곡률 임계구간 내 또는 철도차량의 속력이 속력 임계구간 내에 있을 경우, 조향 구동기(400)의 제어모드를 변경하지 않을 수 있다.

도 7을 참조하면, 차량속력과 곡률반경의 값에 따라 임계값을 기준으로 제어 방식을 변화시킬 때, 임계값 근처에 머무르며 조향 구동기(400)를 제어하게 될 경우, 조향 구동기(400)는 곡률반경 센서의 노이즈에 의한 채터링(chattering)현상이 발생할 수 있다.

곡률반경이 곡률 임계값인 R1000 일 경우, 측정되는 곡률반경 값은, 도 7에 도시된 바와 같이, R1000 주변의 노이즈 대역을 갖는다. 이때, 추종해야 하는 곡률반경은 0과 1000을 노이즈 값에 따라 오가게 되고, 조향 구동기(400)의 커맨드는 동일한 채터링 현상을 보이며, 제어 방식이 순간순간 변화하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 임계값 외에 임계구간을 지정하는 것이 바람직하다.

예시적으로, 노이즈 대역폭이 약 R30에 해당할 경우, 곡률 임계값 R1000에 대해 임계구간을 이 대역폭보다 크게 설정할 수 있다. 즉, 곡률 임계구간을 R50으로 설정하면, 곡률 임계값 R1000 에 대해 고점 R1050, 저점 R1000으로 설정할 수 있다. 이에 따라, 곡률반경 값이 하강할 때(직선에서 곡선으로 진입)는 제어모드를 저점에서 변화시키고, 곡률반경이 상승할 경우에는(곡선에서 직선으로 진출) 고점에서 제어모드를 변화시킬 수 있다.

따라서, 곡률반경 값이 R1000 이하 곡선으로 진입하여 노이즈가 발생하더라도 R1050 값에 닿지 않으므로 제어모드는 변화가 없고, 실제 직선 선로로 진출하면서 R1050 이상으로 곡률반경 값이 커질 경우, 제어모드를 변경될 수 있다. 또한, 곡선선로가 곡률반경 값이 R1050을 유지한다 하더라도 노이즈 대역폭이 R1000에 닿지는 않으므로, 노이즈에 의해 제어모드가 변경되지는 않는다.

또한, 철도차량의 속도가 속도 임계값으로 정속 주행할 경우, 철도차량은 정확히 임계값으로 정속주행하지 못하여, 조향 구동기(400)의 커맨드는 채터링 현상을 보이며, 제어 방식이 순간순간 변화하게 된다. 이에 따라, 속력 임계구간을 설정하고, 철도차량의 속력이 속력 임계구간 내에 있을 경우, 조향 구동기(400)의 제어모드를 변경하지 않을 수 있다.

예시적으로, 속도 임계구간을 5km/h으로 설정하고, 임계값을 70km/h로 설정할 수 있다. 이에 따라, 철도차량의 속력이 75km/h에서 하강할 때는 제어모드를 저점에서 변화시키고, 철도차량의 속력이 70km/h에서 상승할 경우에는 고점에서 제어모드를 변화시킬 수 있다.

이하, 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량용 능동 조향 제어 방법에 대해서 설명한다.

단계(S110)에서는, 주행 중인 철도차량의 주행 데이터를 측정한다.

또한, 단계(S110)는 상대각 측정단계와 상대변위 측정단계를 포함할 수 있으며, 상대각 측정단계에서는 대차의 일측면에 설치되는 변위센서, 특히 상대각 측정장치를 이용하여 철도차량이 곡선구간을 주행하는 경우에 발생되는 차체와 전부 및 후부 대차 사이의 상대각을 측정하게 되고, 상대변위 측정단계에서는 대차의 일측면에 설치되는 변위센서, 특히 상대변위 측정장치를 이용하여 철도차량이 곡선구간을 주행하는 경우에 발생되는 차체와 전부 및 후부 대차 사이의 길이방향 상대 변위를 측정할 수 있다.

단계(S120)에서는, 측정된 주행 데이터를 이용하여, 철도차량이 주행하는 곡선선로의 곡률반경을 추정한다.

상세하게는, 단계(S120)에서는, 곡률 측정 센서(110)에 의해 측정된 상대 변위 또는 상대각을 이용하여 철도차량이 주행하는 곡선구간의 곡률반경을 실시간으로 추정할 수 있다.

단계(S130)에서는 곡률반경 및 철도차량의 속력을 기초로하여, 조향 구동기(400)를 제어한다.

다시 말해, 단계(S130)에서는, 곡률반경의 곡률 임계값과 속력 임계값에 따라, 제어부(300)에서 조향 구동기(400)를 능동 조향 모드, 영점 제어 모드, 및 제어 종료 모드 중 하나의 모드를 선택할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 주행 데이터 수집부
110 : 곡률 측정 센서 120 : 속력 측정 센서
200 : 추정부
300 : 제어부
400 : 조향 구동기

Claims (8)

1. 철도차량용 능동 조향 제어 장치에 있어서,
   주행 중인 철도차량의 주행 데이터를 수집하는 주행 데이터 수집부;
   상기 주행 데이터 수집부에서 수집된 데이터를 이용하여, 상기 철도차량의 속력과 주행하는 곡선선로의 곡률반경을 추정하는 추정부;
   철도차량의 윤축을 조향하는 조향 구동기; 및
   상기 곡률반경 및 철도차량의 속력에 따라 상기 조향 구동기의 제어모드를 선택하는 제어부를 포함하되,
   상기 제어부는
   상기 철도차량의 속력의 속력 임계값 이상이고, 상기 곡률반경이 곡률 임계값이하일 때, 상기 곡선선로의 곡률에 맞추어 상기 철도차량의 윤축을 조향하도록 상기 조향 구동기를 제어하고,
   상기 철도차량의 속력이 속력 임계값 이상이고, 상기 곡률반경이 곡률 임계값 초과일 때, 상기 조향 구동기를 끄거나 상기 철도챠량의 윤축이 평행하도록 상기 조향 구동기를 제어하고,
   상기 철도 차량의 속력이 속력 임계값 미만일 경우, 상기 조향 구동기를 끄는 것인 철도차량용 능동 조향 제어 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 조향 구동기의 제어 신호를 필터링하는 저역필터(low pass filter)를 더 포함하는 것인 능동 조향 제어 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는
   상기 곡률 임계값을 포함하는 곡률 임계구간을 설정하고,
   상기 곡률반경이 곡률 임계구간 내에 있을 경우, 상기 제어부는 상기 조향 구동기의 제어모드를 변경하지 않는 것인 능동 조향 제어 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는
   상기 속력 임계값을 포함하는 속력 임계구간을 설정하고,
   상기 철도차량의 속력이 속력 임계구간 내에 있을 경우, 상기 제어부는 상기 조향 구동기의 제어모드를 변경하지 않는 것인 능동 조향 제어 장치.
   
5. 철도차량용 능동 조향 제어 방법에 있어서,
   주행 중인 철도차량의 주행 데이터를 측정하는 주행 데이터 측정단계;
   측정된 주행 데이터를 이용하여, 철도차량이 주행하는 곡선선로의 곡률반경을 추정하는 단계; 및
   상기 곡률반경 및 철도차량의 속력을 기초로하여, 조향 구동기를 제어하는 단계를 포함하되,
   상기 조향 구동기를 제어하는 단계에서는
   상기 철도차량의 속력의 속력 임계값 이상이고, 상기 곡률반경이 곡률 임계값이하일 때, 상기 곡선선로의 곡률에 맞추어 상기 철도차량의 윤축을 조향하도록 상기 조향 구동기를 제어하고,
   상기 철도차량의 속력이 속력 임계값 이상이고, 상기 곡률반경이 곡률 임계값 초과일 때, 상기 조향 구동기를 끄거나 상기 철도챠량의 윤축이 평행하도록 상기 조향 구동기를 제어하고,
   상기 철도 차량의 속력이 속력 임계값 미만일 경우, 상기 조향 구동기를 끄는 것인 철도차량용 능동 조향 제어 방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 조향 구동기를 제어하는 단계에서는
   상기 조향 구동기의 제어 신호를 저역필터(low pass filter)를 이용하여 필터링 하는 것인 철도차량용 능동 조향 제어 방법.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 조향 구동기를 제어하는 단계에서는
   상기 곡률반경이 곡률 임계구간 내에 있을 경우, 상기 제어부는 상기 조향 구동기의 제어모드를 변경하지 않는 것인 철도차량용 능동 조향 제어 방법.
   
8. 제5항에 있어서,
   상기 조향 구동기를 제어하는 단계에서는
   상기 철도차량의 속력이 속력 임계구간 내에 있을 경우, 상기 제어부는 상기 조향 구동기의 제어모드를 변경하지 않는 것인 철도차량용 능동 조향 제어 방법.

Images