KR20220012835A - 트랙 유지 보수 기계의 작업 유닛의 회전 구동장치를 제어/조절하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 트랙 유지 보수 기계(1)의 작업 유닛(4)의 회전 구동장치(13)를 제어/조절하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 상기 방법은 구동장치(13)의 회전으로부터 추론된 측정 매개변수(X)가 근사적인 주기 이력 함수를 갖는 센서(19)에 의해 기록되고, 이력 함수의 주파수(f) 또는 지속기간(T)이 평가 수단(21)에 의해 결정되며, 이러한 주파수(f) 또는 지속기간(T)이 제어 신호를 규정하기 위한 목표값과 비교되고, 측정 매개변수(X)에 대해 다수의 시간 이산 측정값(x_i)이 형성되며, 계산 유닛(22)에 의해 이러한 측정값(x_i)의 자기-상관(auto-correlation)이 수행됨으로써 주파수(f) 또는 지속기간(T)을 결정하도록 구성된다. 따라서 종래의 제로 스테이지 검출 방법과 비교하여 두 개의 제로 스테이지 사이에서 주파수 변화의 정확한 기록이 가능한 것을 특징으로 한다.

Description

트랙 유지 보수 기계의 작업 유닛의 회전 구동장치를 제어/조절하는 방법 및 장치

본 발명은 트랙 유지 보수 기계의 작업 유닛의 회전 구동장치를 제어/조절하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 구동장치의 회전으로부터 추론된 측정 매개변수가 근사적인 주기 이력 함수를 갖는 센서에 의해 기록되고, 이력 함수의 주파수 또는 지속기간이 평가 수단에 의해 결정되는 한편, 이러한 주파수 또는 지속기간이 목표값과 비교됨으로써 제어 신호를 규정하도록 구성되는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명은 상기 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.

아우어 에프(Auer F.) 등의 간행물인 "지속 가능한 트랙의 개선을 위한 하이테크 탬핑 유닛"(EI 철도 엔지니어, 2015년 11월, 18-22페이지)에서는 탬핑 유닛의 회전 구동장치에 대한 회전 속도 조절 방법을 공개하고 있는데, 여기서는 편심 샤프트의 구동에 의해 진동을 생성하는 한편, 이러한 진동이 압착 구동장치를 통해 탬핑 타인(tamping tine)으로 전달되는 것을 특징으로 한다.

상기 방법 및 장치에서는 탬핑 사이클 동안의 진동 주파수를 선택적으로 변경할 수 있도록 구성된다. 즉, 탬핑 타인이 밸러스트 베드에 침지되는 과정에서는 더 높은 주파수(42-50Hz)가 설정되며, 탬핑 타인의 압착 과정에서는 최적 주파수가 35Hz로 설정된다. 또한, 리프팅(lifting) 상태, 즉 장치가 가장 조용하게 작동하는 상태에서는 감소된 유휴 주파수(약 28Hz)가 설정된다.

또한, 위상 안정화(Phase stabilisation) 방법의 사용도 회전 속도 조절 기능이 있는 탬핑 머신에 익히 공지되어 있다. 이를 위해, 모든 진동 발생기의 회전 속도는 공회전시 동기화되며, 진동 중첩이 최소화되는 방식으로 회전 구동장치에 대한 각각의 위상 오프셋(phase offset)이 설정된다.

또한, 회전식 진동 구동장치는 트랙 유지 보수 기계의 다른 작업 유닛에서도 사용될 수 있다. 예컨대, 국제특허공보 WO 2008/00009314 A1에서는 소위 트랙 안정화 장치(track stabiliser)를 개시하고 있는데, 여기서는 회전 불균형 소자를 구비한 안정화 장치에 의해 진동을 유발하도록 구성되며, 두 개의 동기화된 안정화 장치가 조정 가능한 진동 주파수에 의해 작동되는 것을 특징으로 한다.

하우케 알(Hauke R) 등의 간행물인 "침구 청소 기계 - 개요"(EI 트랙 건설 기계 및 장치, 2016년 5월, 30-35페이지)에서는 다양한 필터링 시스템을 갖춘 침구 청소 기계를 개시하고 있는데, 여기서도 또한 조정 가능한 진동 주파수에 의해 회전 구동장치를 작동시키도록 구성된다.

본 발명의 목적은 상기 언급된 종래 기술들의 문제점을 회피할 수 있는 개선된 방법을 제공하는 것으로, 신속한 변화 검출에 의해 주파수 또는 지속기간의 정확한 결정이 수행 가능한 것을 특징으로 한다. 본 발명의 또 다른 목적은 상기 개선된 방법을 수행하기 위한 대응 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 이러한 목적은 본 발명의 독립 청구항인 제1항 및 제11항의 특징에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 추가 개선 사항들은 종속항들에 개시된다.

이를 위해, 측정 매개변수에 대해 일련의 시간 이산 측정값이 형성되는 한편, 계산 유닛에 의해 이들 측정값의 자기-상관(auto-correlation)이 수행됨으로써 주파수 또는 지속기간을 결정하도록 구성된다. 종래의 제로 스테이지(zero stage) 검출 방식과 비교하여, 두 개의 제로 스테이지 사이의 주파수 변화도 정확하게 검출할 수 있다. 자기-상관 함수의 함수값은 기록된 시간 이산 측정값에 의해 언제든지 결정 가능하다. 해당 함수 계산의 결과는 시간 축의 함수값으로 나타난다. 시간 축에서, 0과 처음 발생하는 최대값 사이의 시간 범위는 측정 매개변수의 이력 함수의 지속기간을 나타낸다. 이는 새로 기록된 모든 측정값에 의해 새로운 주파수 결정이 즉시 수행 가능하다는 것을 의미한다.

본 발명의 추가 실시예에서, 추가의 구동장치의 회전으로부터 추론된 근사적인 주기 이력 함수를 갖는 추가의 측정값이 추가의 센서에 의해 기록되며, 이때 추가의 측정값에 대해 추가의 일련의 시간 이산 측정값이 형성되고, 계산 유닛에 의해 양쪽 측정 매개변수의 측정값의 상호상관(cross-correlation)이 수행됨으로써 위상 오프셋(phase offset)을 결정하도록 구성된다. 상호상관은 언제든지 수행될 수 있으므로, 규정된 위상 오프셋의 편차를 즉시 파악할 수 있다, 이에 의해 여러 회전 구동장치의 정밀한 동기화(위상 안정화)를 보장하도록 구성된다.

바람직하게는 사이클 시간이 설정됨으로써 시간 이산 측정값을 형성하도록 구성되며, 이때 사이클 시간에 의해 평가 기간을 결정한다. 이러한 방식으로 주파수 또는 지속기간, 및 위상 오프셋의 평가가 새로 기록된 모든 측정값으로 수행된다. 본 방법의 정확도는 사이클 시간이 감소할수록 증가한다.

본 발명의 추가 실시예에서, 상관 함수의 함수값에 대한 반복 계산은 모든 새로운 측정값과 일관된 수의 측정값의 곱을 합산함으로써 발생한다. 이에 의해 함수값의 계산에 대한 노력을 절감하는 한편 추가 단순화의 가능성을 제공한다.

본원에서는, 함수값의 현재 계산을 위해 이전 계산의 측정값의 곱의 합에서 가장 오래된 측정값과 측정값의 곱을 뺀 다음, 현재의 측정값과 새로운 측정값의 곱을 추가하도록 구성된다. 이러한 방식으로 상관 함수의 함수값을 업데이트하는 데는 단지 몇 가지의 계산 작업만 필요하도록 구성된다. 이와 같이 절감된 계산 노력으로 인해, 함수값의 계산이 저비용 및 공간 절약적인 계산 유닛에 의해 거의 실시간으로 수행될 수 있도록 구성된다.

본 발명의 추가 실시예에서, 상관 함수의 함수값을 계산하기 전에 보간된 측정값을 계산하도록 구성된다. 주어진 후속값 사이의 추가의 측정값들을 보간함으로써 최대 상관 함수의 위치를 보다 정밀하게 결정할 수 있다. 이러한 방식으로 주파수 또는 지속기간의 결정을 보다 정밀하게 수행할 수 있도록 구성된다.

상관 함수의 함수값을 계산하기 전에 측정값을 필터링하면 주파수 결정의 품질이 더욱 향상된다. 예컨대, 측정 신호의 준비는 소위 무한 임펄스 응답 필터(4차 IIR 대역 통과 필터)를 통해 수행된다. 하이 패스(high pass)에 의해 신호의 안정적인 구성 성분을 제거하는 한편, 로우 패스(low pass)에 의해 신호의 고주파 간섭을 감쇠 및 제거하도록 구성된다. 또한, IIR 필터는 다른 디지털 필터 유형(예: FIR 필터)과 달리 훨씬 적은 양의 계산 작업을 수행한다는 장점도 있다. 계산 유닛의 계산 용량에 대한 요구 조건들이 제한되어 있으므로, 이러한 구성은 본 발명에서 매우 유용하다.

또한, 상관 함수의 최대값을 결정하기 전에 보간된 함수값을 계산하는 방식도 개선되었다. 보간은 편의상 극단값 주변의 범위 내에서만 수행됨으로써, 이러한 극단값의 위치를 보다 정밀하게 결정할 수 있도록 구성된다. 따라서 더 적은 계산 노력으로도 더욱 증가된 정확도를 실현할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 구동장치로 구동되는 편심 샤프트로부터 센서의 감지 부재까지의 거리가 측정 매개변수로서 기록된다. 상관 함수에 의한 주파수 결정시의 오류 허용 오차로 인해, 본 발명에서는 센서의 정밀 장착이나 교정 작업은 필요하지 않다. 구동장치가 강자성 재료로 만들어진 편심 샤프트를 구동하는 경우에는, 유도 거리 센서의 사용이 가능하며 회전 부품의 추가 조정은 필요하지 않다.

대안적인 실시예에서, 구동장치에 의해 회전하는 한편 센서에 작용하는 자기장의 필드 강도가 측정 매개변수로서 기록된다. 이를 위해 구동축이 자화되거나 자석으로 보강됨으로써 회전 자기장을 생성하도록 구성된다. 자석을 장착하더라도 추가로 요구되는 공간은 크지 않다. 샤프트의 회전시 변화하는 자기장 강도가 샤프트 근처의 적절한 센서를 통해 기록된다.

본 발명의 상술된 방법들 중 어느 하나를 수행하기 위한 장치는 근사적인 주기 이력 함수를 갖는 구동장치의 회전으로부터 추론된 측정 매개변수를 기록하기 위한 센서, 이력 함수의 주파수 또는 지속기간을 결정하기 위한 평가 수단, 및 구동장치의 조절된 제어를 위한 어셈블리를 포함한다. 이를 위해 측정 매개변수의 시간 이산 측정값이 계산 유닛에 제공되며, 이때 이러한 측정값의 자기-상관을 수행하기 위한 알고리즘이 계산 유닛에 설정됨으로써 주파수 또는 지속기간을 결정하도록 구성된다. 따라서 새로 기록된 모든 측정값으로 정밀한 주파수 결정을 즉시 수행할 수 있다.

본 발명의 장치에는 추가의 구동장치의 회전으로부터 추론된 추가의 측정 매개변수를 기록하기 위한 추가의 센서가 배치되며, 이때 계산 유닛에는 추가의 측정 매개변수의 시간 이산 측정값이 제공되고, 양쪽 측정 매개변수들의 측정값들의 상호-상관을 수행하기 위한 알고리즘이 계산 유닛에 설정됨으로써 위상 오프셋을 결정하도록 구성된다. 이러한 방식으로 위상 안정화를 위한 간단한 장치가 제공된다.

계산 유닛이 마이크로프로세서(microprocessor)인 경우에는, 적은 수의 콤팩트한 소형 부품으로 장치를 구현하는 것이 합리적이다. 본 발명에서는 제한된 작업 메모리를 갖춘 마이크로프로세서의 기능에 맞게 계산 용량을 조정할 수 있는 최적화된 알고리즘과 더불어 효율적인 구현예의 신호 처리 경로가 사용된다.

계산 유닛은 바람직하게는 통신 인터페이스를 갖는 제1 어셈블리에 배치되며, 이때 구동장치는 전력 공급장치, 조절기 및 상기 제1 어셈블리와 결합된 통신 인터페이스를 포함하는 자체 어셈블리를 갖는다. 별도의 어셈블리를 사용함으로써 장치를 간단하게 확장할 수 있도록 구성된다. 이러한 방식으로 계산 유닛을 사용하여 여러 구동장치의 주파수 또는 지속기간을 결정하도록 구성된다.

센서가 측정 매개변수의 용량적 기록, 유도적 기록 또는 자기적 기록을 위한 감응 소자를 포함하는 경우, 측정 매개변수의 효율적인 기록에 유리하다. 오프셋이나 센서 신호 진폭의 정확한 값은 추가의 연산 처리와 관련이 없기 때문에, 센서 장착에 대한 특별한 요구 사항은 존재하지 않는다.

본 발명에 따라 상기 언급된 종래 기술들의 문제점을 회피할 수 있는 개선된 방법과 더불어 이러한 개선된 방법을 수행하기 위한 대응 장치가 제공된다.

본 발명은 이제 첨부된 도면들을 참조하여 예로서 설명될 것이다.
도 1은 탬핑 유닛을 구비한 트랙 유지 보수 기계를 도시한다.
도 2는 안정화 유닛을 구비한 트랙 유지 보수 기계를 도시한다.
도 3은 측면에서 본 탬핑 유닛을 도시한다.
도 4는 탬핑 머신이 트랙에 장착된 상태의 단면도를 도시한다.
도 5는 거리 측정 센서를 도시한다.
도 6은 전계 강도 측정 센서를 도시한다.
도 7은 측정값을 도시한다.
도 8은 상관 함수를 도시한다.
도 9은 함수 항들의 형성 과정을 도시한다.
도 10은 시스템 전체에 대한 개략도이다.
도 11은 어셈블리들이 구비된 시스템 전체에 대한 개략도이다.
도 12는 신호 처리 다이어그램을 도시한다.

도 1에 도시된 트랙 유지 보수 기계(1)는 탬핑 머신(tamping machine)이며, 트랙 차대(2) 상에서 변위 가능한 머신 프레임(3)을 포함한다. 탬핑 유닛은 작업 유닛(4)으로서 머신 프레임(3)에 배치된다. 탬핑 머신은 트랙(5)의 탬핑 작업을 수행하며, 이때 레일(7)은 밸러스트 베드(8) 내에 위치한 침목(6)에 고정되어 있다. 탬핑 작업시 침목(6)과 레일(7)로 이루어진 트랙 패널은 리프팅/라이닝 유닛(9) 및 측정 시스템(10)에 의해 목표 위치로 상승할 수 있고, 필요시 측면 이동도 가능하도록 구성된다. 작업 유닛(4)의 진동 탬핑 툴(11)이 밸러스트 베드(8) 내로 침지됨으로써 이러한 위치를 고정하도록 구성된다. 이와 같이 침지된 탬핑 툴(11)이 서로를 향해 압착됨에 따라 상승된 침목(6) 아래의 밸러스트를 압축하도록 구성된다.

탬핑 툴(11)과 진동 발생기(12)가 결합됨으로써 진동을 유발하도록 구성된다. 진동 발생기(12)는 회전 구동장치(13)를 포함하며, 이에 의해 편심 샤프트(14)를 구동시킨다. 압착 구동장치(15)가 편심 샤프트(14) 상에 장착된다. 편심 샤프트(14)의 회전시, 이러한 편심에 의해 원하는 진동 진폭을 생성하도록 구성된다.

탬핑 작업 후, 트랙(5)은 일반적으로 침하 방지를 위해 안정화 작업을 거친다. 도 2에 도시된 선로 유지 보수 기계(1)가 이를 위한 역할을 한다. 상기 기계는 본원에서 동적 트랙 안정화 장치(DGS, Dynamic Track Stabiliser)로 제공되며, 작업 유닛(4)으로 두 개의 안정화 유닛(stabilisation unit)을 구비하고 있다. 각각의 안정화 유닛은 회전 구동장치(13)에 의해 구동되는 회전 불균형 소자를 구비한 진동 발생기(12)를 포함한다. 이러한 능동식 진동 발생기(12)는 트랙의 길이 방향에 대해 횡방향으로 진동 유닛의 진동을 유발하도록 구성된다. 본원에서 안정화 유닛은 롤러 집게(16)에 의해 트랙(5)의 레일(7)에 걸쳐 있고, 이에 의해 트랙 패널에 진동을 전달하며, 이로 인해 트랙 패널의 진동이 밸러스트 베드(8) 내로 인입되도록 구성된다.

탬핑 작업 및 안정화 작업뿐만 아니라 트랙 건설에 사용되는 다른 진동 발생기들(12)의 경우에도, 발생하는 진동은 다양한 요구 조건에 대응해야 할 필요가 있다. 예컨대, 최적의 밸러스트 압축을 위해서는 35Hz의 진동 주파수가 설정된다. 탬핑 도구(11)의 침지 작업을 위해서는 약 45Hz의 더 높은 주파수(f)가 설정되는 것이 침지 저항의 감소를 위해서도 바람직하다. 밸러스트 베드(8)의 외부의 경우에는 소음 공해를 줄이기 위해 더 낮은 주파수(f)의 설정되어야 한다.

추가의 내용들에 대해 도 3 및 4의 작업 유닛(4)을 참조하여 설명한다. 작업 유닛(4)은 높이 조절 구동장치에 의해 각자 별도로 밸러스트 베드(8) 내로 하강 가능한 4개의 탬핑 장치(17)를 포함한다. 대향 배치된 탬핑 도구(11)는 각각의 탬핑 장치(17)의 압착 구동장치(15)를 통해 자체 진동 발생기(12)와 결합된다. 진동 발생기(12)는 공통 제어기(18)를 통해 제어된다. 서로에 대해 발생된 진동 및 주파수(f)에 대해 위상 오프셋(φ)이 설정된다. 일반적으로 머신 프레임(3)에 작용하는 반작용 진동과 소음 발생을 최소화하기 위해 탬핑 장치의 균형 동기화(mirror-inverted synchronisation)가 필요하다.

주파수(f) 또는 지속주기(T)를 연속적으로 기록하기 위해서는 진동 발생기(12)의 회전 구동장치(13)를 제어/조절할 필요가 있다. 트랙 유지 보수시 센서 장치의 견고성에 대해서는 높은 요구 사항이 존재한다. 제로 스테이지(zero stage)의 평가는 주파수 변화의 인지가 늦을 수 있는 단점이 있는 것으로 알려져 있다. 따라서, 본 발명에 따라 자기-상관(auto-correlation)에 의해 주파수(f) 또는 지속주기(T)를 결정하는 방법이 제공된다. 이에 대한 기초는 측정 매개변수 X로서, 생성된 진동에 대한 근사적인 주기 함수 곡선을 나타낸다.

이를 위해 진동 발생기(12)와 자기적으로, 유도적으로 또는 용량적으로 결합된 센서(19)가 배치된다. 예컨대 도 5에 도시된 거리 센서(19)는 유도적 결합을 통해 편심 샤프트(14)의 편심 슬리브 표면까지의 거리를 측정하는 감응 소자를 포함한다. 편심 샤프트(14)의 회전시 변화하는 이러한 거리가 측정 매개변수 X이며, 그의 근사적인 주기 곡선이 후속적으로 평가된다.

이에 대한 대안으로, 진동 발생기(12)의 자기 부재(20)가 제공되며(도 6 참조), 이러한 부재는 회전 구동장치(13)에 의해 회전하도록 구성되고, 이에 의해 고정 센서(19)에 의해 기록되는 회전 자기장을 생성하도록 구성된다. 이러한 변형예에서는 회전시 변동하는 전계 강도가 기록된 후 측정 매개변수 X로 평가된다.

도 7은 측정 매개변수 X(또는 추가의 진동 발생기[12]의 경우 Y)의 예시적인 처리 작업을 도시한다. 도 7의 맨 위쪽 도표에는 시간(t)에 따른 측정 매개변수의 곡선이 도시되어 있는데, 이는 외부 영향의 결과로 간섭이 발생할 수 있는 근사적인 주기 이력 함수이다. 다음 단계의 목적은 지속기간(T) 또는 주파수(f = 1/T)를 결정하는 것이다. 도 7의 중간 도표에는 측정 매개변수 X에 대한 측정값(x_i)(또는 추가의 진동 발생기[12]의 경우 y_i)이 기록되며, 여기서 측정값(x_i) 사이의 시간 간격은 사이클 시간으로 규정된다. 이를 위해, 센서(19)로부터의 정보가 주기적으로 요청되거나, 또는 아날로그 디지털 변환기(인덱스 i를 갖는 직렬값)에 의해 아날로그 센서 신호로부터 다수의 시간 이산 측정값(x_i)이 형성된다.

부정확한 측정값(x_f)은 바람직하게는 디지털 필터에 의해 인식된 다음 제거된다. 예컨대 4차의 IIR 필터를 사용하여 센서 신호를 개선하는 것도 바람직하다. 2차의 고역 통과에 의해 안정된 성분을 제거하는 반면, 2차의 저역 통과에 의해 신호의 고주파수 간섭을 약화시킨다.

다음 단계에서 측정값 곡선의 보간이 발생함으로써 자기-상관 함수(Ψ_xx(i))를 형성하기 위한 개선된 데이터 기반을 획득하도록 구성된다. 추가 값은 예컨대, 각각의 기록된 측정값(x_i) 사이에 보간된다(도 7의 맨 아래 도표).

도 8에는 자기-상관 함수(Ψ_xx(i))의 이력 함수값(Ψ_i)의 예가 도시되어 있다. 자기-상관 함수(Ψ_xx(i))의 함수값(Ψ_i)은 다음과 같은 측정값의 곱(x_n·x_{n -i})에 대한 합산 결과이다:

각각의 함수값(Ψ_i)에 대해 일관되게 동일한 일렵의 측정값의 곱을 합산하는 것이 바람직하다.

자기-상관 함수(Ψ_xx(i))의 새로운 계산에 의해 사이클 시간에 의해 규정된 모든 사이클에서 주파수(f) 또는 지속기간(T)의 평가가 편리하게 수행된다. 이를 위해 현재 함수값의 계산시, 이전 계산의 측정값의 곱의 합에서 가장 오래된 측정값과 측정값의 곱을 뺀 다음, 현재 측정값과 새로운 측정값의 곱을 추가한다:

도 9에 관련된 합산 방식이 도시되어 있다. 이러한 단순화된 반복 접근 방식에 의해 제한된 계산 노력으로도 자기-상관 함수(Ψ_xx(i))의 연속 계산이 거의 실시간으로 가능하도록 구성된다.

도 8의 상단 도표에 도시된 최적화 단계 동안 함수값(Ψ_i)의 곡선으로부터 추가의 함수값들이 보간되며, 그 결과가 도 8의 하단 도표에 명확히 도시되어 있다. 계산될 지속기간(T)은 제1 최대값(0 제외)의 위치에 의해 결정되므로, 이러한 범위에 대해서만 보간을 수행하면 충분하다. 이러한 예상 범위는 일반적으로 트랙 건설에서 규정된 주파수로부터 공지되어 있다.

상술된 단계의 방법을 수행하기 위한 계산 유닛(22)이 평가 수단(21)에 배치된다. 제어된 작업 유닛(4)의 여러 진동 발생기(12)의 측정값(x_i)이 도 10에 도시된 시스템의 계산 유닛(22)으로 공급된다. 작업 유닛(4)의 개별 구동장치들(13)은 출력 측의 해당 조절기들(23)을 통해 제어된다.

본 시스템의 구성도가 도 11에 더욱 상세히 도시되어 있다. 제1 어셈블리(24)는 계산 유닛(22), 아날로그-디지털 변환기(25), 전처리 유닛(26) 및 통신 인터페이스(27)를 포함한다. 센서(19)의 측정 신호는 전처리 유닛(26) 및 아날로그-디지털 변환기(25)를 거쳐 계산 유닛(22)에 제공된다. 이에 의해 각각의 주기 측정값 곡선을 나타내는 일련의 시간 이산 측정값이 형성된다.

계산 유닛(22)은 일반 제어 명령의 규정을 위한 통신 인터페이스(27)를 거쳐 구성/진단 유닛(28) 및 제어기(29)와 결합된다. 또한, 통신 인터페이스(27)를 거쳐 계산 유닛(22)과 결합된 전용 어셈블리(30)가 각각의 진동 발생기(12) 마다 제공된다. 이들 어셈블리(30) 각각은 관련 구동장치(13)를 제어하기 위한 조절기 유닛(31) 및 전력 공급장치(32)를 포함한다.

도 12를 참조하면, 작업 유닛(4)의 4개의 제어/조절된 진동 발생기(12)에 대한 측정 신호 또는 측정값(x_i)의 예시적인 처리 작업이 도시되어 있다. 대응하는 측정 매개변수(X)에 대한 주기 곡선을 생성하기 위한 센서(19)가 각각의 진동 발생기(12)에 할당된다. 이로부터 각각의 필터링(33) 및 주사율 변환(34)을 포함하는 일련의 측정값이 형성된다.

각각의 현재 주파수(f)를 결정하기 위한 진동 발생기(12)의 일련의 측정값으로부터 자기-상관 함수(Ψ_xx(i))가 연속적으로 형성된다. 이로부터 극단값 결정(35)에 의한 주파수(주파수) 결정(36)이 유도된다.

2개의 진동 발생기(12) 각각에 대해 연관된 위상 오프셋(φ)의 결정이 병렬로 3회 발생한다. 이를 위해 먼저 두 개의 일련의 측정값으로부터 교차-상관(cross-correlation)이 형성된다. 후속의 교차-상관 함수가 하나의 진동 발생기(12)의 측정값(x_i) 및 다른 진동 발생기(12)의 측정값(y_i)으로부터 발생한다:

각각의 연속적으로 형성된 곡선의 교차-상관 함수(Ψ_xy(i))로부터의 극단값 결정(35)에 의해 연관된 위상 오프셋의 결정(37)이 실현된다.

Claims (15)

1. 트랙 유지 보수 기계(1)의 작업 유닛(4)의 회전 구동장치(13)를 제어/조절하는 방법에 있어서,
   구동장치(13)의 회전으로부터 추론된 측정 매개변수(X)가 근사적인 주기 이력 함수를 갖는 센서(19)에 의해 기록되고, 이력 함수의 주파수(f) 또는 지속기간(T)이 평가 수단(21)에 의해 결정되는 한편, 이러한 주파수(f) 또는 지속기간(T)이 제어 신호를 규정하기 위한 목표 매개변수와 비교되고, 측정 매개변수(X)에 대해 일련의 시간 이산 측정값(x_i)이 형성되며, 계산 유닛(22)에 의해 이러한 측정값(x_i)의 자기-상관(auto-correlation)이 수행됨으로써 주파수(f) 또는 지속기간(T)을 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 방법.
2. 제1항에 있어서,
   근사적인 주기 이력 함수를 갖는 추가의 구동장치(13)의 회전으로부터 추론된 추가의 측정 매개변수(Y)가 추가의 센서(19)에 의해 기록되고, 추가의 측정 매개변수(Y)에 대해 일련의 시간 이산 측정값(y_i)이 추가로 형성되며, 계산 유닛(22)에 의해 양쪽 측정 매개변수(X, Y)의 측정값(x_i, y_i)의 상호-상관(cross-correlation)이 수행됨으로써 위상 오프셋(φ)을 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   시간 이산 측정값(x_i)을 형성하기 위한 사이클 시간이 규정되고, 이러한 사이클 시간에 의해 평가 기간을 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상관 함수의 함수값(Ψ_i)의 반복 계산은 모든 새로운 측정값(x_i)과 일관되게 동일한 일련의 측정값의 곱의 합산을 통해 구현되는 것을 특징으로 하는, 방법.
5. 제4항에 있어서,
   함수값(Ψ_i)의 현재 계산을 위해 이전 계산의 측정값 곱의 합에서 가장 오래된 측정값과 측정값의 곱을 뺀 다음, 현재의 측정값과 새로운 측정값의 곱을 더하는 것을 특징으로 하는, 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상관 함수의 함수값(Ψ_i)을 계산하기 전에 보간된 측정값을 계산하는 것을 특징으로 하는, 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상관 함수의 함수값(Ψ_i)을 계산하기 전에 측정값(x_i)이 필터링되는 것을 특징으로 하는, 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상관 함수의 최대값을 결정하기 전에 보간된 함수값(Ψ_i)을 계산하는 것을 특징으로 하는, 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   구동장치(13)로 구동되는 편심 샤프트(14)까지 센서(19)의 감지 부재의 거리가 측정 매개변수(X)로서 기록되는 것을 특징으로 하는, 방법
10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    구동장치(13)에 의해 회전하는 한편 센서(19)에 작용하는 자기장의 자기장 세기가 측정 매개변수(X)로서 기록되는 것을 특징으로 하는, 방법.
11. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 장치에 있어서, 상기 장치는:
    근사적인 주기 이력 함수를 갖는 구동장치(13)의 회전으로부터 추론된 측정 매개변수(X)를 기록하기 위한 센서(19), 이력 함수의 주파수(f) 또는 지속기간(T)을 결정하기 위한 평가 수단(21), 및 구동장치(13)의 조절된 제어를 위한 제어기(18)를 포함하고, 이때 측정 매개변수(X)의 시간 이산 측정값(x_i)이 계산 유닛(22)에 제공되고, 이들 측정값(x_i)의 자기-상관을 수행하기 위한 알고리즘이 계산 유닛(22)에 설정됨으로써 주파수(f) 또는 지속기간(T)을 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 장치.
12. 제11항에 있어서,
    추가의 구동장치(13)의 회전으로부터 추론된 추가의 측정 매개변수(Y)를 기록하기 위한 추가의 센서(19)가 배치되고, 추가의 측정 매개변수(Y)의 시간 이산 측정값(y_i)이 계산 유닛(22)에 제공되며, 양쪽 측정 매개변수의 측정값(x_i, y_i)의 상호-상관을 수행하기 위한 알고리즘이 계산 유닛(22)에 설정됨으로써 위상 오프셋(φ)을 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 장치.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    계산 유닛(22)은 마이크로프로세서인 것을 특징으로 하는, 장치.
14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    계산 유닛(22)은 통신 인터페이스(27)를 갖는 제1 어셈블리(24)에 배치되고, 전력 공급장치(32), 조절기 유닛(31) 및 통신 인터페이스(27)를 포함하는 전용 어셈블리(30)가 구동장치(13)를 위한 제1 어셈블리(24)와 결합되는 것을 특징으로 하는, 장치.
15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    센서(19)는 측정 매개변수(X)의 용량적 기록 또는 유도적 기록 또는 자기적 기록을 위한 감응 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.

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