KR20200127102A - 댐퍼 이상 자가진단 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 댐퍼 이상 자가진단 장치 및 방법에 관한 것으로, 주행 중 철도차량의 진동을 감쇠하기 위하여 설치된 댐퍼의 고장을 실시간으로 진단하기 위한 댐퍼 이상 자가진단 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 철도차량에 구비되는 댐퍼의 이상여부를 진단하는 댐퍼 이상 자가진단 장치에 있어서, 상기 댐퍼의 외통과 조인트 사이 또는 내통과 조인트의 사이에 하중센서 및 속도센서가 구비되며, 상기 센서로부터 감지한 신호로부터 속도 및 하중을 계산하여 댐퍼의 상태를 진단하는 진단부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

댐퍼 이상 자가진단 장치 및 방법 {System and method for diagnosing malfunction of damper}
본 발명은 댐퍼 이상 자가진단 장치 및 방법에 관한 것으로, 주행 중 철도차량의 진동을 감쇠하기 위하여 설치된 댐퍼의 고장을 실시간으로 진단하기 위한 댐퍼 이상 자가진단 장치 및 방법에 관한 것이다.
댐퍼는 철도차량이나 자동차와 같은 교통수단의 주행장치, 또는 중장비 및 산업기계 등의 기계류에 설치되는 현가요소로서 전달되는 진동을 저감시키는 감쇠장치이다.
철도차량에는 도면 1에 도시한 바와 같이 윤축과 대차, 대차와 차체간에 좌우 및 상하방향, 요방향으로 설치되어 있으며, 일반적인 형상은 도면 2에 도시한 바와 같다.
댐퍼는 차량의 주행안전성과 승차감과 직결된 현가요소로서 고장 발생 시 차량의 안전과 승차감에 악영향을 미쳐 항상 정상상태로 유지관리 되어야 한다.
그러나, 실제 운행 중엔 댐퍼의 고장이 빈번하고, 댐퍼의 고장 유무를 판별하기 위해서는 댐퍼를 교통수단에서 탈거하여 댐퍼시험기에 장착, 감쇠력을 시험하고 기준치와 비교하여 적정 여부를 판별하여야 한다.
이를 위해서는 차량에 장착되어 있는 다수의 댐퍼를 주기적으로 탈거하고 시험하여야 하는 데 시험 및 비용 상 큰 애로점이 발생한다.
현재는 중수선 주기별로 탈거하여 검수하거나 육안 검사를 통하여 발견되는 이상 댐퍼에 한하여 유지관리를 수행하고 있다.
따라서, 육안검사로 이상이 발견되지 않거나 검수 주기에 미도래한 시점에서 고장이 발생된 댐퍼에 대한 이상 진단은 어려우며, 차량 주행 안전과 직결된 댐퍼의 고장 유무를 실시간으로 진단할 수 있는 기술 개발이 시급한 실정이다.
일본공개특허 제2011-213183호 등록특허 제10-0947288호
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 주행 중 철도차량의 진동을 감쇠하기 위하여 설치된 댐퍼의 고장을 실시간으로 진단하기 위한 댐퍼 이상 자가진단 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 댐퍼의 고장 유무를 실시간으로 스스로 인지하여 유지관리할 수 있는 상태기반 유지관리(Condition based Maintenance)가 가능하여 이상 자가진단 댐퍼가 장착된 시스템의 안전과 효율적 관리가 가능한 댐퍼 이상 자가진단 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 댐퍼의 실시간 고장 판별로 인한 차량 주행안전성 및 승차감 확보할 수 있는 댐퍼 이상 자가진단 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 댐퍼 이상 자가진단으로 인한 댐퍼 유지보수비용 및 유지관리 소요시간 절감할 수 있는 댐퍼 이상 자가진단 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은; 철도차량에 구비되는 댐퍼의 이상여부를 진단하는 댐퍼 이상 자가진단 장치에 있어서, 상기 댐퍼의 외통과 조인트 사이 또는 내통과 조인트의 사이에 하중센서 및 속도센서가 구비되며, 상기 센서로부터 감지한 신호로부터 속도 및 하중을 계산하여 댐퍼의 상태를 진단하는 진단부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 하중센서는 로드셀, 스트레인게이지, 피에조센서 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 속도센서는 가속도센서 또는 변위센서 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 진단부의 진단 결과에 따라 댐퍼의 상태를 표시하는 상태표시부가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상태표시부는 상기 댐퍼에 구비된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 상태표시부는 철도차량의 차량제어장치에 구비되는 것을 특징으로 한다.
한편, 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 기재된 댐퍼 이상 자가진단 장치를 이용한 댐퍼 이상 자가진단 방법에 있어서, 상기 댐퍼의 하중센서 및 속도센서로부터 측정된 측정값을 진단부로 전송하는 측정단계; 상기 측정단계에서 전송된 측정값으로부터 감쇠력 및 속도값으로 추출하는 추출단계; 상기 추출단계에서 추출된 감쇠력 및 속도값을 댐퍼의 속도별 감쇠력 허용기준범위와 비교하는 비교단계; 상기 비교단계 이후 측정값이 허용기준범위에 벗어난 경우 상기 상태표시부에 경고표시를 출력하도록 하는 상태표시단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상태표시단계에서는 경고표시 출력범위를 단계별로 구분하여 나타내는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 댐퍼는 각각 고유번호가 구비되고, 상기 상태표시단계에서 댐퍼의 고유번호에 따라 상태를 표시하는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성의 본 발명에 따르면, 주행 중 철도차량의 진동을 감쇠하기 위하여 설치된 댐퍼의 고장을 실시간으로 진단할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 댐퍼의 고장 유무를 실시간으로 스스로 인지하여 유지관리할 수 있는 상태기반 유지관리가 가능하여 이상 자가진단 댐퍼가 장착된 시스템의 안전과 효율적 관리가 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 댐퍼의 실시간 고장 판별로 인한 차량 주행안전성 및 승차감 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 댐퍼 이상 자가진단으로 인한 댐퍼 유지보수비용 및 유지관리 소요시간 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 철도차량 대차에 설치된 댐퍼를 도시한 도면.
도 2는 종래의 댐퍼를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 댐퍼 이상 자가진단 장치를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 댐퍼 이상 자가진단 장치의 댐퍼를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 댐퍼 이상 자가진단 장치의 속도-감쇠력에 따른 경고표시 출력수준 구분 예를 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 댐퍼 이상 자가진단 방법을 도시한 블럭도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 더욱 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 그리고, 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 한정되지 않음을 이해하여야한다.
도 3은 본 발명에 따른 댐퍼 이상 자가진단 장치를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 댐퍼 이상 자가진단 장치의 댐퍼를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 댐퍼 이상 자가진단 장치의 속도-감쇠력에 따른 경고표시 출력수준 구분 예를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 댐퍼 이상 자가진단 방법을 도시한 블럭도이다.
본 발명은 주행 중 철도차량의 진동을 감쇠하기 위하여 설치된 댐퍼의 고장을 실시간으로 진단하기 위한 댐퍼 이상 자가진단 장치 및 방법에 관한 것으로, 댐퍼 이상 자가진단 장치(100)의 구성은 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 크게 댐퍼(110)에 하중센서(120) 및 속도센서(130)가 구비되고, 상기 하중센서(120) 및 속도센서(130)로부터 감지한 신호로부터 하중 및 속도를 계산하여 댐퍼(110)의 상태를 진단하는 진단부(140) 및 상기 진단부(140)의 진단 결과에 따라 댐퍼(110)의 상태를 표시하는 상태표시부(150)를 포함하여 이루어진다.
보다 상세히 설명하면, 상기 댐퍼(110)는 철도차량의 윤축과 대차, 대차와 차체 간에 구비되어 주행 중 철도차량의 진동을 감쇠하기 위한 것으로, 외통(112)과, 외통(112)의 내측에 삽입되어 외력에 따라 가압되는 내통(114)과, 상기 외통(112) 및 내통(114)의 외측 단부에 구비되어 대차, 차체 또는 윤축 등에 연결되는 조인트(116)로 이루어지는 것으로, 이러한 댐퍼(110)의 구성은 공지의 구성이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이때, 상기 하중센서(120) 및 속도센서(130)는 상기 댐퍼(110)의 외통(112)과 조인트(116) 사이 또는 내통(114)과 조인트(116) 사이에 구비되어 댐퍼(110)에 가해지는 하중 및 속도를 측정하게 된다.
또한, 상기 하중센서(120)는 로드셀, 스트레인게이지, 피에조센서 중 어느 하나로 이루어져 댐퍼(110)에 가해지는 하중을 측정하게 된다.
그리고, 상기 속도센서(130)는 가속도센서 또는 변위센서 중 어느 하나로 이루어져 진단부(140)에서 측정값을 적분 또는 미분하여 댐퍼(110)에 가해지는 속도를 구할 수 있도록 한다.
여기서, 상기 하중센서(120)에 의해 측정되는 값은 댐퍼(110)의 감쇠력에 대응되고, 속도센서(130)에 의해 측정되는 값은 댐퍼(110)의 외통(112) 또는 내통(114)의 이동속도에 대응되는 것으로, 두 값의 관계에 따라 댐퍼(110)의 이상여부가 판별되게 된다.
한편, 상기 진단부(140)는 상기 하중센서(120) 및 속도센서(130)로부터 실시간으로 측정된 측정값으로부터 댐퍼(110)의 이상유무를 진단하게 된다.
이때, 상기 진단부(140)는 상기 하중센서(120) 및 속도센서(130)로부터 측정한 측정값으로부터 댐퍼(110)의 감쇠력 및 속도를 계산하여 댐퍼(110)의 제작사양에 따른 속도별 감쇠력 허용기준 범위와 비교하여 이상유무를 판단하게 된다.
즉, 도 5에 도시한 바와 같이 하중센서(120) 및 속도센서(130)로부터 측정한 측정값이 댐퍼(110)의 제조 시 명시된 속도별 감쇠력 허용기준범위에 벗어난 경우 이상이 있는 것으로 판단하여 상태표시부(150)로 신호를 송신하게 된다.
또한, 상기 허용기준범위에 벗어난 범위를 주의, 경고, 위험 등 단계별로 세분화하여 보다 정확하게 댐퍼(110)의 이상 수준을 파악할 수 있도록 한다.
여기서, 상기 상태표시부(150)는 도 4에 도시한 바와 같이 각각의 댐퍼(110)에 램프가 구비되어 이상신호 수신 시 발광하도록 구성할 수도 있고, 철도차량의 차량제어장치(미도시)에 구비되어 기관사가 댐퍼(110)의 이상유무를 파악할 수 있도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 댐퍼(110) 각각에 고유번호를 부여하여 상기 차량제어장치에서 이상여부가 파악된 댐퍼(110)의 고유번호 및 이상 수준을 노출하도록 함으로써 보다 신속하게 이상 댐퍼(110)를 인지하고 유지관리를 수행할 수 있도록 할 수 있다.
상기와 같은 구성에 의한 댐퍼 이상 자가진단 장치(100)를 이용한 댐퍼 이상 자가진단 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 댐퍼(110)에 구비되는 하중센서(120) 및 속도센서(130)로부터 측정된 측정값을 실시간으로 상기 진단부(140)로 전송하는 측정단계(S10)가 이루어진다.
다음, 상기 측정단계(S10)에서 전송된 측정값을 감쇠력 및 속도로 계산하는 추출단계(S20)가 이루어진다.
다음, 상기 추출단계(S20)에서 추출된 댐퍼(110)의 감쇠력 및 속도를 댐퍼의 제작사양에 따른 속도별 감쇠력 허용기준 범위와 비교하는 비교단계(S30)가 이루어진다.
다음, 상기 비교단계(S30)에서 댐퍼(110)의 감쇠력 및 속도가 해당 댐퍼(110)의 제작사양에 따른 속도별 감쇠력 허용기준범위에 벗어난 경우 상기 상태표시부(150)에 경고표시를 출력하도록 하는 상태표시단계(S40)로 이루어진다.
이때, 상기 상태표시단계(S40)에서는 댐퍼(110)의 제작사양에 따른 속도별 감쇠력 허용기준범위에 벗어난 범위를 주의, 경고, 위험 등으로 단계를 세분화하여 보다 용이하게 댐퍼(110)의 이상 수준을 파악할 수 있도록 한다.
또한, 상기 상태표시단계(S40)에서는 각각의 댐퍼(110)에 구비되는 상태표시부(150)에 신호를 전달하여 상태를 표시할 수 있도록 하거나, 철도차량의 차량제어장치(미도시)에 이상여부가 파악된 댐퍼(110)의 고유번호 및 이상 수준을 노출하도록 함으로써 보다 신속하게 이상 댐퍼(110)를 인지하고 유지관리를 수행할 수 있도록 한다.
따라서, 본 발명에 따른 댐퍼 이상 자가진단 장치(100) 및 방법에 의하면, 주행 중 철도차량의 진동을 감쇠하기 위하여 설치된 댐퍼(110)의 고장을 실시간으로 진단할 수 있을 뿐만 아니라, 댐퍼(110)의 고장 유무를 실시간으로 스스로 인지하여 유지관리할 수 있는 상태기반 유지관리가 가능하여 이상 자가진단 댐퍼가 장착된 시스템의 안전과 효율적 관리가 가능하며, 댐퍼(110)의 실시간 고장 판별로 인한 차량 주행안전성 및 승차감 확보할 수 있고, 댐퍼 이상 자가진단으로 인한 댐퍼(110) 유지보수비용 및 유지관리 소요시간 절감할 수 있는장점을 갖는다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양하게 변형 실시가 가능한 것이다.
본 발명은 댐퍼 이상 자가진단 장치 및 방법에 관한 것으로, 주행 중 철도차량의 진동을 감쇠하기 위하여 설치된 댐퍼의 고장을 실시간으로 진단하기 위한 댐퍼 이상 자가진단 장치 및 방법에 관한 것이다.
100: 댐퍼 이상 자가진단 장치
110: 댐퍼 112: 외통
114: 내통 116: 조인트
120: 하중센서 130: 속도센서
140: 진단부 150: 상태표시부

Claims (9)

  1. 철도차량에 구비되는 댐퍼의 이상여부를 진단하는 댐퍼 이상 자가진단 장치에 있어서,
    상기 댐퍼의 외통과 조인트 사이 또는 내통과 조인트의 사이에 하중센서 및 속도센서가 구비되며,
    상기 센서로부터 감지한 신호로부터 속도 및 하중을 계산하여 댐퍼의 상태를 진단하는 진단부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 댐퍼 이상 자가진단 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 하중센서는 로드셀, 스트레인게이지, 피에조센서 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 댐퍼 이상 자가진단 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 속도센서는 가속도센서 또는 변위센서 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 댐퍼 이상 자가진단 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 진단부의 진단 결과에 따라 댐퍼의 상태를 표시하는 상태표시부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 댐퍼 이상 자가진단 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 상태표시부는 상기 댐퍼에 구비된 것을 특징으로 하는 댐퍼 이상 자가진단 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 상태표시부는 철도차량의 차량제어장치에 구비되는 것을 특징으로 하는 댐퍼 이상 자가진단 장치.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 기재된 댐퍼 이상 자가진단 장치를 이용한 댐퍼 이상 자가진단 방법에 있어서,
    상기 댐퍼의 하중센서 및 속도센서로부터 측정된 측정값을 진단부로 전송하는 측정단계;
    상기 측정단계에서 전송된 측정값으로부터 감쇠력 및 속도값으로 추출하는 추출단계;
    상기 추출단계에서 추출된 감쇠력 및 속도값을 댐퍼의 속도별 감쇠력 허용기준범위와 비교하는 비교단계;
    상기 비교단계 이후 감쇠력 및 속도값이 허용기준범위에 벗어난 경우 상기 상태표시부에 경고표시를 출력하도록 하는 상태표시단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 댐퍼 이상 자가진단 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 상태표시단계에서는 경고표시출력범위를 단계별로 구분하여 나타내는 것을 특징으로 하는 댐퍼 이상 자가진단 방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 댐퍼는 각각 고유번호가 구비되고, 상기 상태표시단계에서 댐퍼의 고유번호에 따라 상태를 표시하는 것을 특징으로 하는 댐퍼 이상 자가진단 방법.
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