KR20200049140A - Wheel-rail contact driving test apparatus - Google Patents

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KR20200049140A
KR20200049140A KR1020180132059A KR20180132059A KR20200049140A KR 20200049140 A KR20200049140 A KR 20200049140A KR 1020180132059 A KR1020180132059 A KR 1020180132059A KR 20180132059 A KR20180132059 A KR 20180132059A KR 20200049140 A KR20200049140 A KR 20200049140A
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이현욱
권순박
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한국철도기술연구원
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Abstract

Disclosed is a wheel-rail contact drive test apparatus. Embodiments of the present invention provide the wheel-rail contact drive test apparatus. The present invention comprises: a chamber; a first rotation unit disposed inside the chamber and wherein a test-targeted rail is mounted and rotating; a second rotation unit disposed inside the chamber, and rotating a test-targeted wheel in order to be in contact with the rail; a first sensor unit disposed on the first rotation unit and the second rotation unit and sensing a rotation speed of at least one of the first rotation unit and the second rotation unit; a second sensor unit which measures fine dust generated when the rail contacts the wheel by being disposed adjacent to the rail and the wheel; and a control unit determining friction characteristics of the rail and the wheel based on results measured by the first sensor unit and the second sensor unit.

Description

휠-레일접촉구동시험장치{Wheel-rail contact driving test apparatus}Wheel-rail contact driving test apparatus

본 발명은 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 휠-레일접촉구동시험장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus, and more particularly, to a wheel-rail contact drive test apparatus.

일반적으로 철도 차량의 경우 휠과 레일이 접촉하여 구동할 때 미세먼지가 많이 발생할 수 있다. 이때, 휠과 레일은 금속 재질로 형성되므로 이러한 미세먼지는 다양한 장소로 옮겨질 수 있으므로 이를 정확하게 파악하는 것이 상당히 중요하다. In general, in the case of a railroad car, a lot of fine dust may be generated when driving by contacting the wheel and the rail. At this time, since the wheel and the rail are formed of a metal material, it is very important to accurately grasp this fine dust since it can be moved to various places.

그러나 일반적으로 철도 차량의 경우 휠이 레일에 접촉하여 이동하는 경우 발생하는 미세먼지를 저감시키는 구조가 철도 차량에 배치되지 않는 경우가 많다. 또한, 이러한 미세먼지 발생과 관련하여서 휠과 레일에 따라 어떤 형태로 발생하며 어떠한 물질이 배출되는지 명확하게 규명하기 위한 장치가 개발되고 있지 않다. However, in general, in the case of a railroad vehicle, a structure for reducing fine dust generated when the wheel moves in contact with the rail is not often disposed in the railroad vehicle. In addition, in relation to the generation of fine dust, a device for clearly identifying what type and what kind of material is discharged along the wheel and rail has not been developed.

본 발명의 실시예들은 휠-레일접촉구동시험장치를 제공하고자 한다. Embodiments of the present invention are to provide a wheel-rail contact drive test apparatus.

본 발명의 일 측면은, 챔버와, 상기 챔버 내부에 배치되며, 테스트 대상 레일이 안착하여 회전하는 제1 회전부와, 상기 챔버 내부에 배치되며, 상기 레일과 접촉하도록 테스트 대상 휠을 회전시키는 제2 회전부와, 상기 제1 회전부와 상기 제2 회전부에 각각 배치되어 상기 제1 회전부 및 상기 제2 회전부 중 적어도 하나의 회전속도를 감지하는 제1 센서부와, 상기 레일과 상기 휠에 인접하도록 배치되어 상기 레일과 상기 휠의 접촉 시 발생하는 미세먼지를 측정하는 제2 센서부와, 상기 제1 센서부와 상기 제2 센서부에 측정된 결과를 근거로 상기 레일과 상기 휠의 마찰특성을 판별하는 제어부를 포함하는 휠-레일접촉구동시험장치를 제공할 수 있다. One aspect of the present invention, the chamber, the first rotating portion is disposed inside the chamber, the rail to be tested is seated and rotates, and is disposed inside the chamber, the second rotating the wheel under test to contact the rail The rotation unit, the first rotation unit and the second rotation unit is disposed on each of the first rotation unit and the first sensor unit for sensing the rotational speed of at least one of the first rotation unit and the second rotation unit, and is disposed adjacent to the rail and the wheel A second sensor unit for measuring fine dust generated when the rail and the wheel are in contact with each other, and determining friction characteristics between the rail and the wheel based on the results measured by the first sensor unit and the second sensor unit It is possible to provide a wheel-rail contact drive test apparatus including a control unit.

또한, 상기 제어부는 상기 제1 센서부에서 감지된 결과를 근거로 상기 휠의 슬립율을 산출하고, 상기 슬립률과 상기 제2 센서부에서 측정된 미세먼지 농도값과의 관계를 산출할 수 있다. In addition, the control unit may calculate the slip rate of the wheel based on the result detected by the first sensor unit, and calculate a relationship between the slip rate and the fine dust concentration value measured by the second sensor unit. .

또한, 상기 제1어부는 상기 제1 센서부에서 감지된 결과를 근거로 상기 휠의 마찰계수를 산출하고, 상기 마찰계수와 상기 제2 센서부에서 측정된 미세먼지 농도값과의 관계를 산출할 수 있다. In addition, the first fisherman calculates a friction coefficient of the wheel based on a result detected by the first sensor unit, and calculates a relationship between the friction coefficient and the fine dust concentration value measured by the second sensor unit. Can be.

또한, 상기 챔부는 외기가 유입되는 유입구를 구비하고, 상기 유입구에 배치되어 이물질을 제거하는 필터부를 더 포함할 수 있다. In addition, the chamber portion may include an inlet through which external air flows, and may further include a filter portion disposed in the inlet to remove foreign substances.

본 발명의 실시예들은 휠과 레일의 접촉 시 발생하는 분진의 농도를 통하여 레일과 휠의 다양한 정보를 수집하는 것이 가능하다.In the embodiments of the present invention, it is possible to collect various information of the rail and the wheel through the concentration of dust generated when the wheel and the rail are in contact.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휠-레일접촉구동시험장치를 보여주는 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시된 휠-레일접촉구동시험장치의 제어흐름을 보여주는 블록도이다. 1 is a conceptual view showing a wheel-rail contact drive test apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a control flow of the wheel-rail contact driving test apparatus shown in FIG. 1.

본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The present invention will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, and only the present embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and the ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the holder of the scope of the invention, and the invention is only defined by the scope of the claims. Meanwhile, the terms used in the present specification are for explaining the embodiments and are not intended to limit the present invention. In the present specification, the singular form also includes the plural form unless otherwise specified in the phrase. As used herein, "comprises" and / or "comprising" refers to the components, steps, operations and / or elements mentioned above, the presence of one or more other components, steps, operations and / or elements. Or do not exclude additions. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are only used to distinguish one component from other components.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휠-레일접촉구동시험장치를 보여주는 개념도이다. 도 2는 도 1에 도시된 휠-레일접촉구동시험장치의 제어흐름을 보여주는 블록도이다.1 is a conceptual view showing a wheel-rail contact drive test apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a control flow of the wheel-rail contact drive test apparatus shown in FIG. 1.

도 1 및 도 2를 참고하면, 휠-레일접촉구동시험장치(100)는 챔버(110), 제1 회전부(120), 제2 회전부(130), 제1 센서부(140), 제2 센서부(150), 가력부(160), 제어부(170) 및 필터부(180)를 포함할 수 있다. 1 and 2, the wheel-rail contact driving test apparatus 100 includes a chamber 110, a first rotating part 120, a second rotating part 130, a first sensor part 140, and a second sensor It may include a unit 150, the force unit 160, the control unit 170 and the filter unit 180.

챔버(110)는 내부에 공간이 형성되며, 외기가 유입되는 유입구(111)와 내부의 기체를 외부로 안내하는 유출구(112)를 포함할 수 있다. 이때, 챔버(110) 내부에는 제1 회전부(120)와 제2 회전부(130)가 각각 배치될 수 있다. The chamber 110 has a space formed therein, and may include an inlet 111 through which external air is introduced and an outlet 112 that guides the gas inside. At this time, the first rotating part 120 and the second rotating part 130 may be disposed inside the chamber 110, respectively.

제1 회전부(120)는 테스트용 레일(R)이 배치될 수 있으며, 테스트용 레일(R)을 회전시킬 수 있다. 또한, 제2 회전부(130)는 테스트용 휠(W)이 배치될 수 있으며, 테스트용 휠(W)을 회전시킬 수 있다. 이때, 제1 회전부(120)와 제2 회전부(130)는 구동모터 및 구동모터에 연결되며, 테스트용 레일(R) 및 테스트용 휠(W)이 각각 배치되는 디스크 등을 포함할 수 있다. A test rail R may be disposed in the first rotation unit 120, and the test rail R may be rotated. In addition, a test wheel W may be disposed in the second rotation unit 130, and the test wheel W may be rotated. At this time, the first rotating part 120 and the second rotating part 130 may be connected to a driving motor and a driving motor, and may include a disk on which the test rail R and the test wheel W are respectively disposed.

제1 센서부(140)는 제1 회전부(120) 및 제2 회전부(130) 중 적어도 하나의 토크 센서, 수평력 로드셀, 휠-레일 타코미터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이때, 토크 센서는 제1 회전부(120) 및 제2 회전부(130) 중 적어도 하나의 회전 시 발생하는 토크를 측정함으로써 테스트용 휠(W) 및 테스트용 레일(R) 중 적어도 하나의 회전 토크를 측정할 수 있다. 수평력 로드셀은 가력부(160)가 가하는 수평력을 측정함으로써 테스트용 휠(W)과 테스트용 레일(R)에 각각 가해지는 수평력을 측정할 수 있다. 휠-레일 타코미터는 제1 회전부(120) 및 제2 회전부(130) 중 적어도 하나의 회전 시 회전수를 측정함으로써 테스트용 휠(W) 및 테스트용 레일(R) 중 적어도 하나의 회전수를 측정할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 센서부(140)는 제1 회전부(120) 및 제2 회전부(130) 각각에 배치되어 제1 회전부(120) 및 제2 회전부(130) 각각의 토크 및 회전수를 측정할 수 있다. 또한, 제1 센서부(140)는 가력부(160)에 배치되어 테스트용 레일(R)이 테스트용 휠(W)에 가하는 수평력 또는 테스트용 휠(W)이 테스트용 레일(R)에 가하는 수평력을 측정할 수 있다. The first sensor unit 140 may include at least one of a torque sensor, a horizontal force load cell, and a wheel-rail tachometer of at least one of the first rotation unit 120 and the second rotation unit 130. At this time, the torque sensor measures the torque generated when at least one of the first rotating part 120 and the second rotating part 130 rotates, thereby reducing the rotational torque of at least one of the test wheel W and the test rail R. Can be measured. The horizontal force load cell can measure the horizontal force applied to the test wheel W and the test rail R by measuring the horizontal force applied by the pressing force 160. The wheel-rail tachometer measures the number of revolutions when rotating at least one of the first rotation unit 120 and the second rotation unit 130 to measure the rotation speed of at least one of the test wheel W and the test rail R. can do. Hereinafter, for convenience of explanation, the first sensor unit 140 is disposed on each of the first rotation unit 120 and the second rotation unit 130, and torque and rotation of each of the first rotation unit 120 and the second rotation unit 130 are described below. The number can be measured. In addition, the first sensor unit 140 is disposed on the pressing unit 160, the horizontal force applied to the test rail (R) to the test wheel (W) or the test wheel (W) is applied to the test rail (R) The horizontal force can be measured.

제2 센서부(150)는 테스트용 레일(R)과 테스트용 휠(W)이 회전하면서 마찰하는 경우 발생하는 미세먼지를 측정할 수 있다. 이때, 제2 센서부(150)는 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 제2 센서부(150)는 테스트용 레일(R)과 테스트용 휠(W) 사이에 배치되어 광학적으로 입자를 측정하는 형태일 수 있다. 다른 실시예로써 제2 센서부(150)는 프로브(151)를 포함하고, 프로브(151)와 연결되어 프로브(151)에서 유입되는 기체 내에서 입자를 측정하는 미세먼지측정부(152)를 포함하는 것도 가능하다. 이때, 미세먼지측정부(152)는 광산란 측정방식을 통하여 기체 내의 입자의 농도를 측정할 수 있다. 또한, 미세먼지측정부(152)는 측정된 입자가 외부로 배출되는 것을 방지하는 필터를 포함할 수 있으며, 흡입을 위한 펌프를 포함할 수 있다. The second sensor unit 150 may measure fine dust generated when the test rail R and the test wheel W rotate while rubbing. At this time, the second sensor unit 150 may be formed in various forms. For example, the second sensor unit 150 may be disposed between the test rail R and the test wheel W to optically measure particles. In another embodiment, the second sensor unit 150 includes a probe 151 and a fine dust measuring unit 152 connected to the probe 151 to measure particles in a gas flowing from the probe 151. It is also possible to do. At this time, the fine dust measuring unit 152 may measure the concentration of particles in the gas through a light scattering measurement method. In addition, the fine dust measuring unit 152 may include a filter to prevent the measured particles are discharged to the outside, may include a pump for inhalation.

가력부(160)는 제1 회전부(120)와 제2 회전부(130) 중 적어도 하나에 연결되어 제1 회전부(120)와 제2 회전부(130) 사이의 간격을 조절함으로써 테스트용 레일(R) 또는 테스트용 휠(W) 중 하나에서 테스트용 레일(R) 또는 테스트용 휠(W) 중 다른 하나로 가해지는 수평력을 제공할 수 있다. 이때, 수평력은 챔버(110)의 저면과 수평한 방향 또는 챔버(110)가 배치된 지면에 수평한 방향으로 가해지는 힘으로 정의될 수 있다. 일 실시예로써 가력부(160)는 챔버(110)에 고정되며, 제1 회전부(120) 또는 제2 회전부(130)에 연결되는 실린더를 포함할 수 있다. 다른 실시예로써 가력부(160)는 챔버(110)에 고정되는 모터, 모터와 연결되며 제1 회전부(120) 또는 제2 회전부(130)에 연결되는 랙기어를 포함할 수 있다. 이때, 가력부(160)는 상기에 한정되는 것은 아니며, 챔버(110), 제1 회전부(120) 및 제2 회전부(130) 중 적어도 하나에 연결되어 제1 회전부(120) 및 제2 회전부(130) 중 적어도 하나의 위치를 가변시키는 모든 장치 및 모든 구조를 포함할 수 있다. The pressing part 160 is connected to at least one of the first rotating part 120 and the second rotating part 130 to adjust the distance between the first rotating part 120 and the second rotating part 130 to test the rail R Alternatively, the horizontal force applied to one of the test rail W or the test wheel W from one of the test wheels W may be provided. At this time, the horizontal force may be defined as a force applied in a horizontal direction to the floor in which the chamber 110 is disposed or in a horizontal direction with the bottom surface of the chamber 110. In one embodiment, the pressing unit 160 is fixed to the chamber 110 and may include a cylinder connected to the first rotating unit 120 or the second rotating unit 130. In another embodiment, the pressing unit 160 may include a motor fixed to the chamber 110 and a rack gear connected to the motor and connected to the first rotating unit 120 or the second rotating unit 130. At this time, the pressing unit 160 is not limited to the above, and is connected to at least one of the chamber 110, the first rotating unit 120, and the second rotating unit 130, the first rotating unit 120 and the second rotating unit ( 130) may include all devices and all structures for varying at least one position.

제어부(170)는 챔버(110)에 배치되거나 챔버(110)와 별도로 구비되어 챔버(110)의 외부에 배치되는 것도 가능하다. 이때, 제어부(170)는 다양한 형태일 수 있다. 예를 들면, 제어부(170)는 회로기판, 컴퓨터, 휴대용 단말기 등을 포함할 수 있다. 제어부(170)는 제1 센서부(140) 및 제2 센서부(150) 중 적어도 하나에서 측정된 데이터를 저장하거나 분석할 뿐만 아니라 각 장치들의 작동을 제어하는 것도 가능하다. The control unit 170 may be disposed in the chamber 110 or provided separately from the chamber 110 to be disposed outside the chamber 110. At this time, the control unit 170 may have various forms. For example, the control unit 170 may include a circuit board, a computer, and a portable terminal. The control unit 170 may store or analyze data measured by at least one of the first sensor unit 140 and the second sensor unit 150, and control the operation of each device.

필터부(180)는 유입구(111)에 배치될 수 있다. 이때, 필터부(180)는 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 필터부(180)는 격자 형태 필터, 정전기력을 포함하는 필터 형태 등을 포함할 수 있다. 이러한 경우 필터부(180)는 유입구(111)로 유입되는 공기의 이물질을 효과적으로 제거함으로써 챔버(110) 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있다. The filter unit 180 may be disposed at the inlet 111. At this time, the filter unit 180 may be formed in various forms. For example, the filter unit 180 may include a grid type filter, a filter type including electrostatic force, and the like. In this case, the filter unit 180 can effectively prevent foreign substances from entering the chamber 110 by effectively removing foreign substances from the air flowing into the inlet 111.

한편, 상기와 같은 휠-레일접촉구동시험장치(100)는 테스트용 휠(W)과 테스트용 레일(R)이 접촉하여 테스트용 레일(R) 및 테스트용 휠(W) 중 적어도 하나가 회전하는 경우 다양한 데이터를 획득하도록 시험하는 것이 가능하다. 예를 들면, 기차의 경우 테스트용 레일(R)에 테스트용 휠(W)이 안착하여 테스트용 휠(W)이 테스트용 레일(R)을 따라 회전하는 경우 테스트용 레일(R)과 테스트용 휠(W) 중 적어도 하나가 마모됨으로써 미세먼지가 발생할 수 있다. 이러한 것은 실제 상황에서 확인하는 것이 어려울 뿐만 아니라 이러한 내용은 테스트용 휠(W) 및 테스트용 레일(R) 중 적어도 하나의 종류에 따라 상이할 수 있어 각 테스트용 휠(W)의 종류 및 각 테스트용 레일(R)의 종류 중 적어도 하나에 따른 미세먼지 발생 정보를 확인하는 것이 상당히 어려울 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예에 따른 휠-레일접촉구동시험장치(100)는 테스트용 휠(W) 및 테스트용 레일(R) 중 적어도 하나의 종류를 교체하면서 다양한 조건에서의 시험이 가능하고, 이러한 시험에서 발생하는 미세먼지의 농도를 정확하게 측정하는 것이 가능하다. On the other hand, the wheel-rail contact drive test apparatus 100 as described above is in contact with the test wheel (W) and the test rail (R) at least one of the test rail (R) and the test wheel (W) rotates If possible, it is possible to test to obtain various data. For example, in the case of a train, when the test wheel W is seated on the test rail R, and the test wheel W rotates along the test rail R, the test rail R and test rail Fine dust may be generated by at least one of the wheels W being worn. Not only is this difficult to check in a real situation, but these contents may differ depending on at least one type of test wheel (W) and test rail (R), so each type of test wheel (W) and each test It may be quite difficult to check fine dust generation information according to at least one of the types of the rails R. However, the wheel-rail contact drive test apparatus 100 according to an embodiment of the present invention is capable of testing under various conditions while replacing at least one type of the test wheel W and the test rail R. It is possible to accurately measure the concentration of fine dust generated in the test.

구체적으로 사용자가 확인하고 싶은 테스트용 휠(W) 및 테스트용 레일(R) 중 적어도 하나의 종류에 해당하는 테스트용 휠(W)과 테스트용 레일(R)을 선택하여 제1 회전부(120) 및 제2 회전부(130)에 각각 배치할 수 있다. Specifically, the first rotating unit 120 by selecting a test wheel W and a test rail R corresponding to at least one type of a test wheel W and a test rail R that the user wants to check. And it can be disposed on each of the second rotation unit 130.

사용자는 테스트용 레일(R)의 회전속도를 설정하고, 목표 슬립율에 맞도록 테스트용 휠(W)의 회전속도를 설정할 수 있다. 또한, 시험 조건에 맞도록 수평력을 인가하여 원하는 접촉압을 만든다. 테스트용 휠(W)의 회전속도는 테스트용 레일(R)의 회전속도와 동일하게 시작하여 점차 증가시켜 최대 회전속도에 도달하여 목표 슬립율을 달성한다. 이때, 가력부(160)로 수평력(normal force)을 가하여 테스트용 휠(W) 및 테스트용 레일(R) 중 적어도 하나에 가해지는 접촉압을 발생시키고 이 조건에서 제1 회전부(120)의 회전 속도는 고정시키고 제2 회전부(130)의 회전 속도는 증가시켜 테스트용 휠(W)과 테스트용 레일(R) 사이의 슬립을 발생시킨다. 목표 슬립율까지 증가시키면서 테스트용 휠(W)의 토크(wheel torque, Twheel), 테스트용 휠(W) 및 테스트용 레일(R)의 회전속도(RPM), 수평력(N)를 측정한다. The user can set the rotational speed of the test rail R and the rotational speed of the test wheel W to match the target slip rate. In addition, a horizontal force is applied to meet the test conditions to produce a desired contact pressure. The rotational speed of the test wheel W starts at the same as the rotational speed of the test rail R and gradually increases to reach the maximum rotational speed to achieve the target slip rate. At this time, by applying a normal force (normal force) to the pressing unit 160 generates a contact pressure applied to at least one of the test wheel (W) and the test rail (R) and in this condition the rotation of the first rotating unit 120 The speed is fixed and the rotation speed of the second rotating part 130 is increased to generate a slip between the test wheel W and the test rail R. The target slip while rate increases to measure the rotational speed (RPM), horizontal force (N) of the torque (wheel torque, T wheel), the test wheel (W) and the test rail (R) for the wheel (W) for test purposes.

제어부(170)는 제1 회전부(120) 및 제2 회전부(130)를 각각 구동시키도록 제어할 수 있다. 이때, 테스트용 휠(W)과 테스트용 레일(R)이 접촉하도록 제어부(170)는 가력부(160)를 제어할 수 있으며, 제어부(170)는 실제 테스트용 휠(W)이 테스트용 레일(R)에 접촉하여 이동하는 환경을 모사하도록 가력부(160)를 제어할 수 있다. The control unit 170 may control to drive the first rotation unit 120 and the second rotation unit 130, respectively. In this case, the control unit 170 may control the pressing unit 160 so that the test wheel W and the test rail R are in contact, and the control unit 170 has an actual test wheel W as the test rail It is possible to control the biasing unit 160 to simulate the environment in contact with (R).

상기와 같은 경우 테스트용 휠(W)과 테스트용 레일(R)이 서로 접촉한 상태에서 테스트용 휠(W) 및 테스트용 레일(R) 중 적어도 하나가 회전할 수 있다. 이러한 경우 테스트용 휠(W)이 실제 기차에 배치되어 테스트용 레일(R)을 따라 이동하는 환경을 모사하는 것이 가능하다.In such a case, at least one of the test wheel W and the test rail R may rotate while the test wheel W and the test rail R are in contact with each other. In this case, it is possible to simulate the environment in which the test wheel W is disposed on an actual train and moves along the test rail R.

상기와 같은 작업이 진행되는 동안 제1 센서부(140)는 각 테스트용 레일(R) 및 테스트용 휠(W) 중 적어도 하나의 토크, 회전수 및 수평력을 측정하여 제어부(170)로 전송할 수 있다. 또한, 제2 센서부(150)는 테스트용 휠(W)과 테스트용 레일(R)이 접촉하여 회전하는 경우 테스트용 휠(W)과 테스트용 레일(R)의 주변의 공기를 흡입하여 공기에서 미세먼지의 농도를 측정할 수 있다. 이때, 유입구(111)를 통하여 외부의 공기가 챔버(110) 내부로 진입할 수 있으며, 필터부(180)는 공기에서 이물질을 제거함으로써 제2 센서부(150)에서 측정한 미세먼지의 농도의 정확도를 높일 수 있다. 이때, 제어부(170)는 상기와 같이 측정하는 동안 제1 센서부(140), 제2 센서부(150)에서 측정되는 데이터의 취득 시간을 서로 동기화시킬 수 있다. 또한, 유출구(112)에는 챔버(110) 내부의 공기를 외부로 배출시키도록 별도의 펌프가 배치될 수 있다. During the above-described operation, the first sensor unit 140 measures at least one torque, rotational speed, and horizontal force of each test rail R and test wheel W and transmits it to the control unit 170. have. In addition, when the test wheel W and the test rail R contact and rotate, the second sensor unit 150 sucks the air around the test wheel W and the test rail R to induce air. The concentration of fine dust can be measured. At this time, the outside air may enter the chamber 110 through the inlet 111, the filter unit 180 by removing the foreign matter from the air of the concentration of the fine dust measured by the second sensor unit 150 Accuracy can be increased. At this time, the control unit 170 may synchronize the acquisition times of data measured by the first sensor unit 140 and the second sensor unit 150 during the measurement as described above. In addition, a separate pump may be disposed at the outlet 112 to discharge the air inside the chamber 110 to the outside.

제어부(170)는 상기에서 측정된 결과를 근거로 마찰계수 또는 슬립율과 미세먼지 농도 사이의 관계를 산출할 수 있다.The controller 170 may calculate a relationship between the friction coefficient or the slip ratio and the fine dust concentration based on the results measured above.

구체적으로 철도차량 주행시 테스트용 휠(W)과 테스트용 레일(R) 접촉면에서 발생하는 슬립율(slip rate) 변화로 인해　마찰계수(friction coefficient)가 변하고 이에 따라 테스트용 휠(W)과 테스트용 레일(R) 접촉면에서 마모가 발생한다. 이때, 마찰계수는 상기에서 측정된 데이터를 이용하여 [수학식 1]을 이용하여 계산하고, 슬립율은 하기의 [수학식 2]를 통하여 계산할 수 있다. Specifically, the friction coefficient is changed due to the change in slip rate occurring in the contact surface of the test wheel (W) and the test rail (R) when driving a railroad vehicle. Wear occurs on the rail (R) contact surface. At this time, the friction coefficient can be calculated using [Equation 1] using the data measured above, and the slip rate can be calculated through [Equation 2] below.

Figure pat00001
Figure pat00001

F: 휠 및 레일 진행방향 접촉력(또는 수평력), r: 휠 및 레일 접촉점에서의 제2 회전부(130)의 디스크 반경(또는 테스트용 휠(W)의 반경)을 의미한다. F: Wheel and rail traveling direction contact force (or horizontal force), r: means the disk radius of the second rotating part 130 at the wheel and rail contact point (or the radius of the test wheel W).

Figure pat00002
Figure pat00002

상기와 과정이 완료되면, 제어부(170)는 상기에서 산출된 마찰계수와 미세먼지 농도 사이의 관계를 그래프 또는 테이블 형태로 산출하여 저장할 수 있다. 또한, 제어부(170)는 마찰계수와 미세먼지 농도 사이의 관계를 그래프 또는 테이블 형태로 산출하여 저장할 수 있다. 또한, 제어부(170)는 미세먼지 농도와 시간 사이의 관계를 그래프 또는 테이블 형태로 산출하여 저장할 수 있다. 이때, 미세먼지 농도는 하기의 [수학식 3]을 통하여 산출될 수 있다. When the above process is completed, the controller 170 may calculate and store the relationship between the friction coefficient and the fine dust concentration calculated in the graph or table form. In addition, the controller 170 may calculate and store the relationship between the friction coefficient and the fine dust concentration in a graph or table form. In addition, the controller 170 may calculate and store the relationship between the concentration of fine dust and time in a graph or table form. At this time, the fine dust concentration can be calculated through [Equation 3] below.

Figure pat00003
Figure pat00003

제어부(170)는 상기의 과정이 완료된 후 미세먼지의 농도가 최대가 되는 지점에서의 마찰계수 및 슬립율을 산출할 수 있다. 이때, 제어부(170)는 테스트용 휠(W)의 재질, 무게, 제조사 등에 따른 실험 데이터를 통하여 상기와 같은 정보를 저장할 수 있다. 또한, 제어부(170)는 테스트용 레일(R)의 재질, 제조사 등에 따른 실험 데이터를 통하여 상기와 같은 정보를 저장하는 것이 가능하다. The controller 170 may calculate a friction coefficient and a slip rate at a point where the concentration of fine dust becomes maximum after the above process is completed. At this time, the control unit 170 may store the above information through experimental data according to the material, weight, and manufacturer of the test wheel W. In addition, the control unit 170 may store the above information through experimental data according to the material of the test rail R, the manufacturer, and the like.

따라서 휠-레일접촉구동시험장치(100)는 테스트용 휠(W)과 테스트용 레일(R)이 접촉하여 구름 접촉이나 미끄럼 접촉에서 발생하는 미세먼지 발생 여부 및 미세먼지 수농도를 측정하는 것이 가능하다. Therefore, the wheel-rail contact driving test apparatus 100 is capable of measuring whether the fine dust generated in the rolling contact or the sliding contact and the fine dust water concentration are in contact with the test wheel W and the test rail R. Do.

또한, 휠-레일접촉구동시험장치(100)는 미세먼지 농도를 측정함으로써 기존의 데이터와 비교하여 테스트용 휠(W)과 테스트용 레일(R)의 마찰특성을 추정하는 것이 가능하다. In addition, the wheel-rail contact drive test apparatus 100 is capable of estimating the friction characteristics of the test wheel W and the test rail R by comparing with existing data by measuring the fine dust concentration.

휠-레일접촉구동시험장치(100)는 테스트용 휠(W)과 테스트용 레일(R)의 특정 접촉 조건에서 발생하는 미세먼지의 입자크기, 농도, 등을 측정하는 것이 가능하다. The wheel-rail contact drive test apparatus 100 is capable of measuring the particle size, concentration, and the like of fine dust generated in a specific contact condition between the test wheel W and the test rail R.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the invention has been described in connection with the preferred embodiments mentioned above, it is possible to make various modifications or variations without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the scope of the appended claims will include such modifications or variations as long as they belong to the subject matter of the present invention.

100: 휠-레일접촉구동시험장치
110: 챔버
120: 제1 회전부
130: 제2 회전부
140: 제1 센서부
150: 제2 센서부
151: 프로브
152: 미세먼지측정부
160: 가력부
170: 제어부
180: 필터부100: wheel-rail contact drive test device
110: chamber
120: first rotating part
130: second rotating part
140: first sensor unit
150: second sensor unit
151: probe
152: fine dust measuring unit
160: force unit
170: control unit
180: filter unit

Claims (4)

챔버;
상기 챔버 내부에 배치되며, 테스트 대상 레일이 안착하여 회전하는 제1 회전부;
상기 챔버 내부에 배치되며, 상기 레일과 접촉하도록 테스트 대상 휠을 회전시키는 제2 회전부;
상기 제1 회전부와 상기 제2 회전부에 각각 배치되어 상기 제1 회전부 및 상기 제2 회전부 중 적어도 하나의 회전속도를 감지하는 제1 센서부;
상기 레일과 상기 휠에 인접하도록 배치되어 상기 레일과 상기 휠의 접촉 시 발생하는 미세먼지를 측정하는 제2 센서부; 및
상기 제1 센서부와 상기 제2 센서부에 측정된 결과를 근거로 상기 레일과 상기 휠의 마찰특성을 판별하는 제어부;를 포함하는 휠-레일접촉구동시험장치. chamber;
A first rotating part disposed inside the chamber and rotating on a rail under test;
A second rotating part disposed inside the chamber and rotating a wheel under test to contact the rail;
A first sensor unit disposed on the first rotation unit and the second rotation unit to sense rotation speed of at least one of the first rotation unit and the second rotation unit;
A second sensor unit disposed adjacent to the rail and the wheel to measure fine dust generated when the rail contacts the wheel; And
And a control unit for determining friction characteristics between the rail and the wheel based on the results measured by the first sensor unit and the second sensor unit. 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제1 센서부에서 감지된 결과를 근거로 상기 휠의 슬립율을 산출하고, 상기 슬립률과 상기 제2 센서부에서 측정된 미세먼지 농도값과의 관계를 산출하는 휠-레일접촉구동시험장치. According to claim 1,
The control unit calculates a slip rate of the wheel based on a result detected by the first sensor unit, and calculates a relationship between the slip rate and a fine dust concentration value measured by the second sensor unit. Driving test device. 제 1 항에 있어서,
상기 제1어부는 상기 제1 센서부에서 감지된 결과를 근거로 상기 휠의 마찰계수를 산출하고, 상기 마찰계수와 상기 제2 센서부에서 측정된 미세먼지 농도값과의 관계를 산출하는 휠-레일접촉구동시험장치. According to claim 1,
The first fisherman calculates a friction coefficient of the wheel based on a result detected by the first sensor unit, and a wheel that calculates a relationship between the friction coefficient and the fine dust concentration value measured by the second sensor unit- Rail contact drive test device. 제 1 항에 있어서,
상기 챔부는 외기가 유입되는 유입구;를 구비하고,
상기 유입구에 배치되어 이물질을 제거하는 필터부;를 더 포함하는 휠-레일접촉구동시험장치. According to claim 1,
The chamber portion is provided with; an inlet through which the outside air flows,
A wheel-rail contact driving test apparatus further comprising a filter unit disposed at the inlet to remove foreign substances.
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