KR20210059124A

KR20210059124A - 객차 중량 측정장치

Info

Publication number: KR20210059124A
Application number: KR1020190145880A
Authority: KR
Inventors: 이철규; 이재영; 김용기
Original assignee: 한국철도기술연구원
Priority date: 2019-11-14
Filing date: 2019-11-14
Publication date: 2021-05-25
Also published as: KR102348301B1

Abstract

본 발명은 객차 중량 측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레일이 상하로 승강할 수 있는 객차 중량 측정장치에 관한 것이다. 이를 위해, 객차(400)의 중량을 지지하는 측정레일(20); 측정레일(20)의 하부에 설치되고, 중량을 측정하는 측정수단; 측정수단과 지반(40) 사이에 설치되어, 측정레일(20)을 변위시키는 스프링(150); 및 측정수단의 출력신호에 기초하여 중량을 산정하는 제어부(300);를 포함하는 것을 특징으로 하는 객차 중량 측정장치가 제공된다.

Description

객차 중량 측정장치{Train weight measuring device}

본 발명은 객차 중량 측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레일이 상하로 승강할 수 있는 객차 중량 측정장치에 관한 것이다.

철도차량은 금속소재의 구조물로 구성되어 레일을 따라 고속으로 주행하는 고중량의 운송수단으로서, 객차 또는 화차의 하부에는 주행장치부인 대차가 설치되고, 대차는 윤축이 지지하여 차륜이 레일을 따라 주행하도록 구성된다. 그런데, 상기와 같이 구성된 철도차량은 그 크기가 크고, 중량이 수십 톤에서 수백 톤에 달하는 고중량이기 때문에 그 무게를 측정하기가 매우 어렵다.

또한, 철도차량은 제작 절차에 따라 공정별 중량을 측정하기 위한 중량 측정장치가 사용된다. 이와 같은 철도차량 중량 측정장치는 철도차량의 실 중량을 측정하는 장치로서, 중량을 측정하는 주된 이유는 정확한 공차 중량, 각 부품의 설치 중량 등을 통해 안전성 확보와 유지보수, 정확한 연비측정 및 내구성 향상 등을 위한 것이다.

그러나 종래의 철도차량 중량 측정장치는 화차 또는 객차의 차체와 그 하부의 대차 중량을 각각 별도로 측정하여 이를 합산하는 방법이 사용되었다. 이 경우 각 구성 부분별로 중량측정 작업을 실시하여야 하기 때문에 매우 불편하고, 고중량을 측정하기 위한 장비가 고가이기 때문에 설비비가 많이 소요되는 문제점이 있다.

또, 종래에는 중량 측정장치가 철도차량 생산 라인의 일측에 고정설치되기 때문에 각 공정에서 철도차량의 중량 검사를 위해 중량 측정장치까지 철도차량을 이동시켜야 하므로 차량 운용이 어렵고, 차량이동으로 인해 생산 효율이 현저하게 저하되는 등의 문제점이 있다.

또한, 철도차량의 하중이 각 차륜마다 다르게 작용하면, 즉, 차륜마다 작용하는 윤중이 편중되면, 레일을 따라 고속으로 주행하는 철도차량은 윤중의 불균형에 의해 진동과 소음이 크게 발생하고, 나아가 탈선사고를 야기할 수 있는 매우 위험한 요소로 작용한다. 상기와 같이 철도차량의 차륜에 작용하는 윤중이 편중되는 것을 방지하기 위해서는 철도차량의 설계시에 하중이 차륜에 고르게 분포되도록 설계되어야만 하고, 이를 위해서는 철도차량의 각 차륜에 작용하는 윤중을 정확하게 측정할 수 있는 측정장치의 필요성이 절실한 실정이다.

1. 대한민국 실용신안 공고번호 제 20-1995-0009387 호(철도차량의 운송물량 무게 감지장치), 2. 대한민국 특허등록 제 10-0880014 호(철도차량의 중량 측정장치), 3. 대한민국 특허등록 제 10-1458488 호(철도차량의 윤중 측정 장치), 4. 대한민국 특허등록 제 10-1804088 호(철도차량 중량 측정 장치).

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 열차가 통상적으로 주행하는 레일, 역, 정비창 등에 설치하여 편리하고 신속하게 중량(또는 윤중)을 측정할 수 있는 객차 중량 측정장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 각 객차마다 정확한 위치에 정차할 수 있도록 함으로써 정확한 중량 측정이 가능한 객차 중량 측정장치를 제공하는 것이다.

다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여, 객차(400)의 중량을 지지하는 측정레일(20); 측정레일(20)의 하부에 설치되고, 상기 중량을 측정하는 측정수단; 측정수단과 지반(40) 사이에 설치되어, 측정레일(20)을 변위시키는 스프링(150); 및 측정수단의 출력신호에 기초하여 상기 중량을 산정하는 제어부(300);를 포함하는 것을 특징으로 하는 객차 중량 측정장치가 제공된다.

또한, 측정레일(20)의 일단에 설치되고, 객차(400)의 진입을 유도하는 제 1 레일(10); 및 측정레일(20)의 타단에 설치되고, 객차(400)의 진출을 유도하는 제 2 레일(30);을 더 포함할 수 있다.

또한, 스프링(150)이 최대 압축되었을 때, 측정레일(20)과 제 1 레일(10)의 높이가 동일하게 되거나, 측정레일(20)과 제 2 레일(30)의 높이가 동일하게 될 수 있다.

또한, 측정수단은, 객차(400)의 일측 차륜(50)을 지지하는 제 1 측정수단(100); 및 객차(400)의 타측 차륜(50)을 지지하는 제 2 측정수단(200);을 포함한다.

또한, 제 1 측정수단(100)은 측정레일(20)중 일측 레일 하부에 설치되는 제 1 로드셀(110); 및 측정레일(20)중 타측 레일 하부에 설치되는 제 2 로드셀(120);을 포함하고, 제 2 측정수단(200)은 측정레일(20)중 일측 레일 하부에 설치되는 제 3 로드셀(210); 및 측정레일(20)중 타측 레일 하부에 설치되는 제 4 로드셀(220);을 포함한다.

또한, 제어부(300)는, 제 1, 2, 3, 4 로드셀(110, 120, 210, 220)의 출력신호에 기초하여 중량을 산정한다.

또한, 제 1, 2, 3, 4 로드셀(110, 120, 210, 220)의 하부에는 각각의 상기 스프링(150)이 구비된다.

또한, 스프링(150)은 압축코일 스프링 또는 판스프링이다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 열차가 통상적으로 주행하는 레일, 역, 정비창 등에 설치하여 편리하고 신속하게 중량(또는 윤중)을 측정할 수 있다. 따라서, 다수의 객차나 화차를 각각 분리하여 별도로 중량을 측정하지 않아도 된다.

또한, 각 객차 또는 화차마다 정확한 위치에 정차할 수 있도록 함으로써 정확한 중량(또는 윤중) 측정이 가능하다.

다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 객차 중량 측정장치의 측면도,
도 2는 도 1에 도시된 객차 중량 측정장치의 평면도,
도 3은 도 1중 A-부분의 확대도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 객차 중량 측정장치에 객차가 진입하는 단계의 확대도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 객차 중량 측정장치에서 객차가 중량을 측정하는 단계의 확대도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 객차 중량 측정장치에서 객차가 중량을 측정하는 단계의 측면도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 객차 중량 측정장치의 구성도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

실시예의 구성

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 구성을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 객차 중량 측정장치의 측면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 객차 중량 측정장치의 평면도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 측정레일(20)의 일단에는 제 1 레일(10)이 설치되어 객차(400)의 진입을 유도한다. 그리고, 측정레일(20)의 타단에는 제 2 레일(30)이 설치되어 객차(400)의 진출을 유도한다. 이러한 측정레일(20)은 일반적인 주행 레일, 역내 유휴 레일, 정비창, 기지창 등에 설치될 수 있다.

제 1 측정수단(100)은 측정레일(20)의 하부와 지반(40) 사이에 설치되며 객차(400)의 전방 차륜(50)에 재하되는 윤중을 측정한다. 제 2 측정수단(200)은 측정레일(20)의 하부와 지반(40) 사이에 설치되며 객차(400)의 후방 차륜(50)에 재하되는 윤중을 측정한다. 제 1, 2 측정수단(100, 200)은 설치위치만 상이한 동일한 구성이 될 수 있고, 필요에 따라 제 3 측정수단(미도시)를 더 부설할 수 있다.

제 1, 2 레일(10, 30)에는 공지의 콘크리트 침목(12)이 설치되고, 측정레일(20)에는 제 1, 2 측정수단(100, 200) 마다 측정침목(140)이 설치된다. 측정침목(140)은 콘크리트 침목이 바람직하며, 필요에 따라 측정레일(20) 상에 측정침목(140)을 더 부설할 수 있다.

도 3은 도 1중 A-부분의 확대도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 객차(400)가 없는 상황에서 측정레일(20)은 제 1, 2 레일(10, 30)과 단차(170) 만큼의 높이 차를 갖는다.

측정침목(140)은 측정레일(20)을 가로질러 설치되고, 측정레일(20)과 제 1 로드셀(110) 사이에 설치된다. 제 1 로드셀(110)은 측정침목(140)과 스프링(150) 사이에 설치되며, 압축력에 비례하여 전기신호를 출력하는 센서이다.

스프링(150)은 제 1 로드셀(110)과 고정부(160) 사이에 설치되며, 압축코일 스프링 또는 판스프링으로 구성된다. 스프링(150)은 객차(400)가 없는 상황에서 단차(170)을 형성하도록 측정레일(20)을 상승시키고, 객차(400)가 있을 때 단차(170)를 없애서, 제 1, 2레일(10, 30)과 측정레일(20)이 동일 높이가 되도록 압축된다.

고정부(160)는 스프링(150)과 지반(40) 사이에 설치되어, 스프링(150)의 좌우 위치 변동을 막는다.

함몰부(130)는 지반(40)의 일부가 오목하게 함몰 형성된 것으로 그 내부에 제 1 측정수단(100)이 수용된다.

도 3의 변형 실시예로서, 측정침목(140)과 측정레일(20) 사이에 제 1 로드셀(110)이 위치할 수도 있다. 그리고, 스프링(150)은 제 1 측정수단(100)에 대해 1개가 설치될 수도 있고, 제 1, 2 로드셀(110, 120) 각각의 하부에 설치될 수도 있다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 객차 중량 측정장치의 구성도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1, 2, 3, 4 로드셀(110, 120, 210, 220)은 각각 독립적으로 제어부(300)와 연결되도록 구성된다.

제어부(300)는 입력된 신호를 필터링, 증폭, 저장하고 연산하여 객차의 중량을 산출하도록 구성된다. 제어부(300)는 마이컴, CPU를 포함하는 퍼스널 컴퓨터 등으로 구현된다.

디스플레이(310)는 객차(400)의 진입 상황, 제 1, 2, 3, 4 로드셀(110, 120, 210, 220)에 재하되는 하중, 객차(400)의 전체 하중 등을 표시한다. 이러한 디스플레이(310)는 LCD 패널이 될 수 있다.

입력부(320)는 제어부(300)의 동작에 관한 명령어를 입력하거나 수치를 보정할 때 필요하다. 입력부(320)는 키보드, 마우스, 터치동작되는 LCD 패널, USB 포트 등이 될 수 있다.

통신부(330)는 제어부(300)내의 데이터를 외부로 전송하거나 외부로부터 필요한 명령어나 프로그램을 입력받는데 사용된다. 통신부(330)는 유선 또는 무선이 될 수 있고, 제 1, 2, 3, 4 로드셀(110, 120, 210, 220)과 무선으로 연결되도록 구성할 수도 있다. 통신부(330)는 TCP/IP, 통신모뎀 등이 될 수 있다.

저장부(340)는 객차의 일련번호, 측정일시, 측정데이터 등을 저장하여 이력관리를 하도록 구성된다. 저장부(340)는 하드디스크, 플래시메모리, CD 등의 하드웨어와 데이터베이스 프로그램에 의해 구현될 수 있다.

출력부(350)는 측정된 객차의 중량을 출력하기 위한 것으로, 프린터로 구현할 경우 리포트, 전표, 장부 형태의 출력이 가능하다.

알람부(360)는 객차(400)의 중량이 기준을 초과하거나 객차(400)가 측정위치에 있지 않는 경우 알람으로 경고할 수 있다. 알람부(360)는 부저, 스피커, 경광등 등으로 구현될 수 있다.

실시예의 동작

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 동작을 상세히 설명하기로 한다. 먼저, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 객차 중량 측정장치에 객차(400)가 진입하는 단계의 확대도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 객차(400)가 진입하면, 측정레일(20)이 압축되기 시작한다.

그 다음, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 측정수단(100)의 상부에 차륜(50)이 위치한다. 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 객차 중량 측정장치에서 객차가 중량을 측정하는 단계의 확대도이다.

그러면, 도 6에 도시된 바와 같이, 객차(400)의 전륜은 제 1 측정수단(100) 상부에 위치하고, 후륜은 제 2 측정수단(200) 상부에 위치한다. 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 객차 중량 측정장치에서 객차가 중량을 측정하는 단계의 측면도이다.

그 다음, 제 1, 2, 3, 4 로드셀(110, 120, 210, 220)에서 출력되는 신호가 제어부(300)로 전송된다. 제어부(300)는 제 1, 2, 3, 4 로드셀(110, 120, 210, 220)의 신호를 가산하여 전체 객차(400)의 중량을 산출하고, 평균하여 평균 축하중을 계산하며, 차륜(50) 별 하중의 차이가 허용치 이내인지 또는 최대 축하중을 초과하였는지 여부 등을 체크한다.

제어부(300)의 산출 결과는 디스플레이(310)에 표시되며 저장부(340)에 저장되고, 출력부(350)를 통해 인쇄된다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

10 : 제 1 레일,
12 : 침목,
20 : 측정레일,
30 : 제 2 레일,
40 : 지반,
50 : 차륜,
51 : 회전방향,
53 : 주행방향,
100 : 제 1 측정수단,
110 : 제 1 로드셀,
120 : 제 2 로드셀,
130 : 함몰부,
140 : 측정침목,
150 : 스프링,
160 ; 고정부,
170 : 단차,
200 : 제 2 측정수단,
210 : 제 3 로드셀,
210 : 제 4 로드셀,
300 : 제어부,
310 : 디스플레이,
320 : 입력부,
330 : 통신부,
340 : 저장부,
350 : 출력부,
360 : 알람부,
400 : 객차.

Claims

객차(400)의 중량을 지지하는 측정레일(20);
상기 측정레일(20)의 하부에 설치되고, 상기 중량을 측정하는 측정수단;
상기 측정수단과 지반(40) 사이에 설치되어, 상기 측정레일(20)을 변위시키는 스프링(150); 및
상기 측정수단의 출력신호에 기초하여 상기 중량을 산정하는 제어부(300);를 포함하는 것을 특징으로 하는 객차 중량 측정장치.
제 1 항에 있어서,
상기 측정레일(20)의 일단에 설치되고, 상기 객차(400)의 진입을 유도하는 제 1 레일(10); 및
상기 측정레일(20)의 타단에 설치되고, 상기 객차(400)의 진출을 유도하는 제 2 레일(30);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 객차 중량 측정장치.
제 2 항에 있어서,
상기 스프링(150)이 최대 압축되었을 때,
상기 측정레일(20)과 상기 제 1 레일(10)의 높이가 동일하게 되거나,
상기 측정레일(20)과 상기 제 2 레일(30)의 높이가 동일하게 되는 것을 특징으로 하는 객차 중량 측정장치.
제 1 항에 있어서,
상기 측정수단은,
상기 객차(400)의 일측 차륜(50)을 지지하는 제 1 측정수단(100); 및
상기 객차(400)의 타측 차륜(50)을 지지하는 제 2 측정수단(200);을 포함하는 것을 특징으로 하는 객차 중량 측정장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 측정수단(100)은
상기 측정레일(20)중 일측 레일 하부에 설치되는 제 1 로드셀(110); 및
상기 측정레일(20)중 타측 레일 하부에 설치되는 제 2 로드셀(120);을 포함하고,
상기 제 2 측정수단(200)은
상기 측정레일(20)중 일측 레일 하부에 설치되는 제 3 로드셀(210); 및
상기 측정레일(20)중 타측 레일 하부에 설치되는 제 4 로드셀(220);을 포함하는 것을 특징으로 하는 객차 중량 측정장치.
제 4 항에 있어서,
상기 제어부(300)는,
상기 제 1, 2, 3, 4 로드셀(110, 120, 210, 220)의 출력신호에 기초하여 상기 중량을 산정하는 것을 특징으로 하는 객차 중량 측정장치.
제 4 항에 있어서,
상기 제 1, 2, 3, 4 로드셀(110, 120, 210, 220)의 하부에는 각각의 상기 스프링(150)이 구비되는 것을 특징으로 하는 객차 중량 측정장치.
제 1 항에 있어서,
상기 스프링(150)은 압축코일 스프링 또는 판스프링인 것을 특징으로 하는 객차 중량 측정장치.