KR20230152068A - 그라운드 접촉부 및 동작시키기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 그라운드 접촉부(20)를 갖는 레일 차량을 동작시키기 위한 방법, 그라운드 접촉부 및 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 레일 차량은 차축 및 휠들을 갖는 휠 세트 상에 그라운드 접촉부를 가지며, 그라운드 접촉부는 하우징 유닛(22), 접촉 디바이스(26) 및 센싱 디바이스(61)를 가지며, 접촉 디바이스는 차축의 접촉 표면 상에 배치된 접촉 피스(28)를 가지고, 전기적 슬라이딩 접촉이 접촉 표면과 접촉 피스 사이에 형성되며, 그라운드 접촉부는 측정 디바이스(63)를 갖는 측정 유닛을 포함하고, 측정 디바이스의 센싱 디바이스(61)의 적어도 하나의 센서(65)는 접촉 디바이스 상에 및/또는 접촉 디바이스에 인접하여 배치되며, 접촉 디바이스의 측정된 값은 센싱 디바이스에 의해 등록되고, 측정된 값은 측정 디바이스의 프로세싱 유닛(62)에 의해 프로세싱되며, 휠 세트 및/또는 가이드 레일의 동작 상태를 설명하는 파라미터가 결정되는, 그라운드 접촉부(20)를 갖는 레일 차량을 동작시키기 위한 방법, 그라운드 접촉부 및 모니터링 시스템에 관한 것이다.

Description

그라운드 접촉부 및 동작시키기 위한 방법

본 발명은 그라운드 접촉부(ground contact) 및 레일(rail) 차량을 동작시키기 위한 방법에 관한 것으로서, 레일 차량은 차축 및 휠들을 갖는 휠 세트 상에 그라운드 접촉부를 가지며, 그라운드 접촉부는 하우징 유닛, 접촉 디바이스 및 센싱 디바이스를 가지고, 접촉 디바이스는 차축의 접촉 표면 상에 배치된 접촉 피스를 가지며, 전기적 슬라이딩 접촉은 접촉 표면과 접촉 피스 사이에 형성되는, 그라운드 접촉부 및 레일 차량을 동작시키기 위한 방법에 관한 것이다.

이러한 종류의 그라운드 접촉부들 및 방법들은 최신 기술로부터 잘 알려져 있으며, 일반적으로 레일 차량들, 특히 전기 구동 레일 차량들의 차축들 상에서 사용된다. 그라운드 접촉부들은 휠 세트의 차축을 통해 레일로 전류를 전달하도록 역할한다. 알려진 그라운드 접촉부들은 차축의 축방향 측면 상에 배치될 수 있고, 레일 차량의 차축 지지부에 회전 가능하지 않게 연결될 수 있거나 또는 축방향 측면에 대한 공동-회전을 위해 차축 지지부에 연결될 수 있다. 그라운드 접촉부는 플랜지-형 하우징 덮개 또는 축방향 측면 상에 배치된 하우징 커버를 갖는 하우징을 포함하며, 흑연으로 만들어진 접촉 피스들은 전류를 전달하기 위해 하우징 내의 대응하는 슬립 링들 또는 슬립 디스크들 또는 차축에 전기적으로 연결된다. 또한, 하우징 커버 상에 센싱 디바이스 또는 플랜지-형 센서 하우징을 배치하는 것이 알려져 있다. 하우징 커버는 개구부를 가지며, 예를 들어, 이를 통해 센싱 디바이스의 회전 인코더가 축방향 회전에 의해 생성되는 신호들을 검출할 수 있다. 이러한 신호들은 케이블을 통해 차량 제어 시스템으로 송신되며, 차량 제어 시스템은 이러한 신호들로부터 차축 속도, 엔진 제어 또는 브레이크 시스템에 대한 임펄스들을 생성한다. 따라서, 센서는 신호를 차량 제어 시스템으로 송신하며, 차량 제어 시스템은 제어 목적들을 위해 신호를 프로세싱한다. 이러한 종류의 그라운드 접촉부는, 예를 들어, EP 2 423 068 A1로부터 알려져 있다.

그라운드 접촉부들의 접촉 피스들이 항상 차축 또는 차축의 회전 구성요소들과 접촉하기 때문에, 접촉 피스들은 접촉 피스들의 재료 또는 흑연이 마멸되기 때문에 마모된다. 따라서, 개별적인 그라운드 접촉부가 기능함을 보장하기 위해 그라운드 접촉부들에 대한 유지보수를 빈번하게 수행해야 한다. 이러한 유지보수는 유지보수 간격 동안 레일 차량들에 대한 차고에서 수행되며, 따라서 접촉 피스들을 검사하기 위해 하우징 유닛의 부분적인 분해가 필요하다. 이는 또한, 아직 완전히 마모되지 않은 접촉 피스들을 교체하는 경우에도 마찬가지이다. 전체적으로, 이는 그라운드 접촉부들에 대한 유지보수를 수행하기 위한 그리고 접촉 피스들을 교체하기 위한 증가된 노력을 야기한다.

따라서, 본 발명의 목적은, 레일 차량을 동작시키기 위한 방법을 제안하고, 개선된 동작을 가능하게 하는 그라운드 접촉부와 그라운드 접촉부를 갖는 모니터링 시스템을 제안하는 것이다.

이러한 목적은 제1항의 특징들을 갖는 방법에 의해, 제15항의 특징들을 갖는 그라운드 접촉부에 의해 그리고 제16항의 특징들을 갖는 모니터링 시스템에 의해 달성된다.

레일 차량을 동작시키기 위한 본 발명에 따른 방법에서, 레일 차량은 차축 및 휠들을 갖는 휠 세트 상에 적어도 하나의 그라운드 접촉부를 갖도록 형성되며, 그라운드 접촉부는 하우징 유닛, 접촉 디바이스 및 센싱 디바이스를 가지며, 접촉 디바이스는 차축의 접촉 표면 상에 배치된 접촉 피스를 가지고, 전기적 슬라이딩 접촉은 접촉 표면과 접촉 피스 사이에 형성되며, 그라운드 접촉부는 측정 디바이스를 갖는 측정 유닛을 포함하고, 측정 디바이스의 센싱 디바이스의 적어도 하나의 센서는 접촉 디바이스 상에 및/또는 접촉 디바이스에 인접하여 배치되며, 접촉 디바이스의 측정된 값은 센싱 디바이스에 의해 결정되고, 측정된 값은 측정 디바이스의 프로세싱 유닛에 의해 프로세싱되며, 휠 세트 및/또는 가이드 레일의 동작 상태를 설명하는 파라미터가 결정된다.

그라운드 접촉부는, 트레일링(trailing) 휠 세트, 구동 휠 세트 또는 하나 또는 복수의 차축들을 갖는 개별적인 휠 세트일 수 있는 휠 세트 상에 배치된다. 휠 세트의 차축 또는 차축들 각각은, 레일 차량의 가이드 레일 상에 또는 각각 하나의 레일 상에 안착되고 그 위에서 구를 수 있는 2개의 휠들을 갖는다. 차축 상에 그리고 하우징 유닛 내에 배치된 그라운드 접촉부는 적어도 하나의 접촉 피스를 갖는 접촉 디바이스를 갖는다. 접촉 디바이스는 접촉 피스를 장착하고 이와의 전기적 연결을 수립하도록 역할한다. 차축 또는 차축 상에 배치된 구성요소는, 접촉 피스에 대해 회전가능한 차축의 접촉 표면을 형성한다. 접촉 피스를 통해, 차축은 축방향으로 또는 반경방향으로 접촉될 수 있다. 또한, 접촉 디바이스는 복수의 접촉 피스들을 포함할 수 있다. 특히, 접촉 피스는 흑연으로 만들어질 수 있다.

본 발명에 따른 방법은, 그라운드 접촉부가 측정 디바이스를 갖는 측정 유닛을 포함하는 것을 의도하며, 상기 측정 디바이스는 적어도 하나의 센서를 갖는 센싱 디바이스를 갖는다. 센서는 접촉 디바이스 상에 및/또는 접촉 디바이스에 인접하여 배치되거나 또는 가능한 한 접촉 디바이스 또는 접촉 피스에 가깝게 배열된다. 접촉 디바이스 또는 접촉 피스의 측정된 값은 센싱 디바이스 또는 센서에 의해 등록된다. 이러한 측정된 값은, 접촉 디바이스에 직접적으로 동작가능하게 링크되며 그라운드 접촉부의 동작 동안 변화할 수 있는 물리적으로 측정된 변수이다. 그런 다음, 센서에 의해 측정되는 측정된 값 또는 측정된 변수는 프로세싱 유닛을 통해 프로세싱 되며, 가이드 레일 및/또는 그라운드 접촉부의 동작 상태를 설명하기에 적절한 파라미터가 결정된다. 파라미터는 파라미터 값, 특성 변수, 주요 수치(figure) 또는 데이터 세트일 수 있다. 파라미터는 또한 데이터 세트에 포함될 수도 있다. 특히, 추가적인 디지털 프로세싱에 대해 적절한 파라미터를 획득하기 위해 프로세싱 유닛을 통해 측정된 값들을 디지털적으로 프로세싱하도록 의도된다. 따라서, 프로세싱 유닛은, 센서에 대한 아날로그 및/또는 디지털 신호들을 프로세싱할 수 있는 적어도 하나의 디지털 전자 회로에 의해 형성된다. 프로세싱 유닛은 또한, 예를 들어, 프로그램가능 로직 제어기(programmable logic controller; PLC), 집적 회로(integrated circuit; IC) 또는 컴퓨터일 수 있다.

프로세싱 유닛이 그라운드 접촉부의 동작 상태를 설정하기에 적절한 파라미터를 결정하는 것의 결과로서, 그라운드 접촉부, 휠 세트 및/또는 가이드 레일 동작 상태를 결정하거나 또는 그라운드 접촉부를 모니터링하는 것이 가능해진다. 그라운드 접촉부의 동작 상태가 또한 휠 세트 및/또는 가이드 레일의 상태 또는 동작 상태에 주로 의존하기 때문에, 파라미터는 또한 휠 세트 및 가이드 레일의 동작 상태를 설명할 수 있다. 예를 들어, 동작 상태는 마모 상태일 수 있어서, 파라미터에 기초하여 마모 상태에 관한 설명을 작성하는 것이 가능해진다. 전체적으로, 그라운드 접촉부, 휠 세트 및 가이드 레일에 대한 유지보수는 규칙적인 유지보수 간격들을 고수할 필요 없이 더 목표화된 방식으로 수행될 수 있다. 따라서, 전체적으로, 그라운드 접촉부, 휠 세트 또는 가이드 레일, 및 그에 따라 레일 차량을 전체적으로 더 비용-효율적으로 동작시키는 것이 가능해진다.

따라서, 측정된 값으로서, 차축의 속도, 가속도, 주파수, 온도, 공기 습도, 힘, 전류, 전압, 거리, 질량 및/또는 위치가 연속적으로 또는 불연속적으로 등록되고 프로세싱될 수 있다. 차축의 속도에 기초하여, 레일 차량의 주행 속도 또는 주행 경로가 측정될 수 있다. 예를 들어, 차축 상의 회전 인코더 또는 다른 적절한 센서가 이를 위해 사용될 수 있다. 온도는 온도 센서를 사용하여 그라운드 접촉부 상에서 또는 하우징 유닛 또는 접촉 디바이스 상에서 직접적으로 측정될 수 있어서, 차축의 베어링의 가능한 과열이 결정될 수 있도록 휠의 가능한 가열이 결정될 수 있다. 힘은, 스트레인 게이지, 힘 센서, 압력 센서 또는 유사한 것을 통해 결정될 수 있다. 예를 들어, 따라서 접촉 피스의 접촉 가압력이 측정될 수 있다. 전류 또는 전압은 센서로서 전류계 또는 전압계를 사용하여 측정될 수 있다. 예를 들어, 그러면, 그라운드 접촉부를 통해 방전되는 전류가 결정될 수 있다. 그라운드 접촉부의 위치는 GPS와 같은 위성 네비게이션 시스템을 사용하여 쉽게 결정될 수 있다. 측정된 값 또는 측정된 값들은 연속적으로 또는 계속해서 결정되거나 또는 프로세싱될 수 있다. 측정된 값 또는 측정된 값들을, 예를 들어, 시간적으로 설정점들에서 또는 특정 경우들에서 불연속적으로 등록하고 프로세싱하는 것이 또한 가능하다.

접촉 디바이스 상에, 바람직하게는 접촉 피스 상에 배치될 수 있는 적어도 하나의 가속도 센서가 센서로서 사용될 수 있는 경우 특히 유리하다. 가속도 센서 또는 진동 센서는 접촉 피스 또는 전체 그라운드 접촉부의 고유 주파수 및/또는 공진 주파수를 측정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 가속도 센서를 통해, 차축 상의 접촉 피스의 움직임이 검출될 수 있으며, 이러한 경우에 휠의 휠 림(rim) 상의 휠 평면(flat) 또는 가이드 레일의 설계에 관한 결론들이 이러한 움직임으로부터 도출될 수 있다. 따라서, 가이드 레일의 코스의 불규칙성이 쉽게 결정될 수 있다. 따라서, 이러한 결함들을 결정하기 위한 가이드 레일의 특수 측정 디바이스들 또는 현장 검사들이 더 이상 필요하지 않다. 또한, 접촉 피스는 차축 상의 마모 또는 마멸의 결과로서 변화하여 접촉 피스의 고유 주파수 및/또는 공진 주파수가 변화하게 한다. 새로운 접촉 피스와 마모된 접촉 피스 사이의 차이는 이로 인해 발생할 수 있다. 접촉 피스가 레일 차량의 주행 동안 차축과 규칙적으로 접촉하기 때문에, 프로세싱 유닛은 접촉 피스의 고유 주파수 및/또는 공진 주파수 변화로부터 접촉 피스의 변화를 도출할 수 있다. 예를 들어, 새로운 접촉 피스와 마모된 접촉 피스의 고유 주파수들 및/또는 공진 주파수들은 프로세싱 유닛에 저장될 수 있으며, 이러한 경우에, 프로세싱 유닛은 추가적인 계산 없이 비교를 수행하고 접촉 피스의 마모 또는 사용 상태를 결정할 수 있다. 그런 다음, 이러한 마모는 파라미터의 형태로 출력될 수 있다. 또한, 접촉 피스에 대한 손상이 쉽게 결정될 수 있다.

프로세싱 유닛은 규칙적인 시간 간격들로, 변화가 발생할 때, 또는 연속적으로 센서들의 측정된 값들 및/또는 파라미터들을 등록하고 저장할 수 있다. 따라서, 측정된 값들 및/또는 파라미터들은 데이터의 양을 최소화하기 위해 값들이 변화할 때에만 등록되고 저장된다는 것이 구상될 수 있다. 대안적으로, 연속적인, 다시 말해서, 계속적인 등록 및 저장이 의도될 수 있다. 측정된 값들 및/또는 파라미터들을 저장함으로써, 프로세싱은 등록 이후에도 수행될 수 있다. 예를 들어, 측정된 값들은 레일 차량의 주행 동안 등록될 수 있으며, 이러한 경우에 그러면 파라미터 또는 파라미터들의 결정은 일단 레일 차량이 차고에서 검사되면 수행될 수 있다. 이러한 방식으로, 레일 차량의 경로를 따른 가이드 레일의 조건은, 예를 들어, 주행 이후에 결정될 수 있다.

측정 디바이스는 측정된 값들 및/또는 파라미터들을 평가 유닛으로 송신할 수 있으며, 측정된 값들 및/또는 파라미터들은 평가 유닛의 데이터베이스에 저장가능하거나 및/또는 평가 유닛의 평가 디바이스에 의해 프로세싱가능하다. 따라서, 평가 유닛은 데이터 베이스 및 평가 디바이스를 포함할 수 있다. 따라서, 평가 유닛은 측정된 값들 및/또는 파라미터들을 수집하고 프로세싱하도록 역할할 수 있으며, 컴퓨터일 수 있다. 예를 들어, 평가 디바이스는 평가의 결과를 운전자에게 디스플레이하거나 또는 출력할 수 있다. 평가 유닛은 프로세싱 유닛보다 더 큰 범위의 기능들을 가질 수 있다. 그러나, 원칙적으로, 프로세싱 유닛을 평가 유닛에 통합하는 것 및 그 반대가 또한 가능하다. 원칙적으로, 이러한 종류의 평가 유닛은 또한 그라운드 접촉부와 무관하게 레일 차량의 모듈로서 제공될 수 있다.

측정 디바이스의 측정된 값들 및/또는 파라미터들은 측정 디바이스의 송신 유닛에 의해 데이터 링크를 통해 평가 유닛으로 송신가능하며, 평가 유닛은 측정 유닛에 대해 거리를 두고 배치되도록 구성되거나 또는 측정 유닛에 통합된다. 제어 디바이스 또는 평가 유닛이 측정 유닛에 통합되는 경우, 데이터 링크는 라인 연결에 의해 용이하게 형성될 수 있다. 그러면, 프로세싱 유닛과 제어 디바이스 및 또한 평가 유닛과 같은 측정 디바이스의 부분들을 레일 차량 상의 다른 장소, 예를 들어, 운전자 스탠드 상에 설치하는 것이 또한 가능하다. 측정된 값들 및/또는 파라미터들이 송신될 때, 데이터는, 예를 들어, 송신 프로토콜에 기반하여 교환될 수 있다. 데이터 링크는 연속적으로, 규칙적인 간격들로 또는 사건들에 의해 트리거되도록 수립될 수 있다. 전체적으로, 이는 측정 디바이스에 의해 수집된 데이터를 수집하고 평가하는 것을 가능하게 한다. 그러면, 특정 조건들 및 사건들의 분석은 평가를 위한 다양한 기회들을 제공하며, 이를 통해 그라운드 접촉부, 휠 세트 및 가이드 레일 또는 레일 차량의 동작이 최적화될 수 있다.

데이터 링크는 외부 데이터 네트워크를 통해 형성될 수 있다. 이러한 경우에, 데이터 링크는 모바일 네트워크, 유선 네트워크, 위성 연결, 인터넷 또는 임의의 다른 무선 표준 자체 또는 조합을 통해 형성될 수 있다. 평가 유닛이 측정 유닛에 대해 거리를 두고 배치되는 경우, 평가 유닛은 또한 레일 차량 외부에, 레일 차량으로부터 멀리 떨어져, 그리고 고정식으로, 예를 들어, 건물 내에 배치될 수도 있다. 구체적으로, 따라서, 사람이 레일 차량 자체에 대해 이러한 임무를 수행해야 할 필요 없이 레일 차량 상의 휠 세트 및 그라운드 접촉부의 기능을 모니터링하는 것이 가능해진다.

평가 유닛에 대한 및/또는 측정 유닛에 대한 데이터 링크는 사용자 유닛을 통해 형성될 수 있으며, 측정된 값들 및/또는 파라미터들은 사용자 유닛으로 송신가능하고 이로 출력되도록 구성된다. 사용자 유닛은 평가 유닛 및/또는 측정 유닛에 독립적인 컴퓨터일 수 있다. 이러한 컴퓨터는 고정식 컴퓨터, 모바일 디바이스, 또는 유사한 것일 수 있으며, 이를 통해 평가 유닛 및/또는 측정 유닛과 데이터를 교환하기 위한 다른 데이터 링크가 수립될 수 있다. 예를 들어, 데이터는 인터넷과 같은 외부 데이터 네트워크를 통해 교환될 수 있다. 이러한 방식으로, 평가 유닛에 의해 프로세싱되는 데이터 또는 평가 디바이스를 사용하여 프로세싱되는 측정된 값들 및/또는 파라미터들은 더 넓은 범위의 사용자들에게 제공될 수 있다. 예를 들어, 평가 유닛은, 평가 유닛의 데이터베이스에 저장된 정보를 사용자 유닛으로 송신하는 소프트웨어를 갖는 서버일 수 있다. 이러한 송신은, 접촉 피스의 현재 마모 상태와 같은 선택된 정보를 갖는 웹사이트가 제공되기 때문에 발생할 수 있다.

프로세싱 유닛 또는 평가 유닛은 측정된 값들 및/또는 파라미터들의 시간 커브를 평가하고, 마모와 관련된 측정된 변수들에 의존하는 구성요소 및/또는 시간-의존 구성요소를 고려하여 접촉 피스, 휠 세트 및/또는 가이드 레일의 마모 상태를 결정할 수 있다. 따라서, 현재 마모 상태에 관한 정보가 제공될 수 있을 뿐만 아니라, 접촉 피스 또는 휠이, 예를 들어, 대략적으로 마모되는 시점도 결정될 수 있다. 따라서, 흴 세트의 다른 구성요소들 또는 그라운드 접촉부에 대한 유지보수 간격은 정밀하게 스케줄링될 수 있고, 타이밍이 최적화될 수 있다. 또한, 특정 사건들이 발생한 시점은 시간 커브를 통해 결정될 수 있다. 이에 기초하여, 사건들이 반복적으로 발생하는 경우에 계획이 도출될 수 있다. 예를 들어, 열악한 상태의 또는 마모가 증가된 가이드 레일은 경로의 특정 섹션 상에서 주행할 때 관찰될 수 있다.

접촉 피스의 진동은 센싱 디바이스를 통해 등록될 수 있으며, 프로세싱 유닛은 차축 및/또는 접촉 피스의 고유 주파수 및/또는 공진 주파수를 결정하도록 구성되고, 프로세싱 유닛 또는 평가 유닛은 접촉 피스, 휠 세트 및/또는 가이드 레일의 마모 상태를 결정하도록 구성된다. 접촉 피스의 형상, 특히 높이는 접촉 피스가 마모될 때 변화할 수 있으며, 이러한 경우에 형상 변화는 접촉 피스의 고유 주파수 및/또는 공진 주파수를 변화시킬 수 있다. 접촉 피스 및/또는 차축의 마모 상태는 프로세싱 유닛을 통해 고유 주파수 및/또는 공진 주파수로부터 결정될 수 있다. 탄소가 접촉 피스로부터 또는 차축의 구성요소로부터 점점 더 마모됨에 따라 고유 주파수 및/또는 공진 주파수가 변화하는 경우, 접촉 피스 및/또는 차축의 마모 상태에 관한 결론들은 이러한 변화로부터 도출될 수 있다. 따라서, 접촉 피스가 새로운 것이거나 또는 완전히 마모되었는지 여부를 결정하는 것뿐만 아니라, 접촉 피스가 어느 정도로 사용되었는지를 결정하는 것이 가능하다.

프로세싱 유닛 또는 평가 유닛은 시간 기간에 걸쳐 저장된 측정된 값들 및/또는 파라미터들의 패턴 분석을 수행하고, 패턴 분석으로부터 주요 수치를 도출할 수 있다. 패턴 분석이 인공 지능을 사용하여 수행되는 것이 또한 의도될 수 있다. 프로세싱 유닛 또는 평가 유닛은 상이한 센서들의 측정된 값들 및/또는 파라미터들을 상관시키고, 측정된 값들 및/또는 파라미터들의 기능적 종속성들을 도출할 수 있다. 따라서, 이러한 센서들 사이의 기능적 종속성들이 검사될 수 있다. 예를 들어, 진동(vibration)들 또는 요동(oscillation)들은 온도와 비교될 수 있으며, 따라서, 가능하게는 차축의 베어링이 손상되었다는 것이 결정될 수 있다. 이러한 방식으로, 예를 들어, 레일 차량 또는 개별적인 화차의 하중 상태들, 가이드 레일의 경사들 및 굴곡들, 차축 또는 그 구성요소들에 대한 기계적 마찰의 결과로서 접촉 피스의 마모, 특히 차축의 난류성 동작 특성들 및 그에 따라 특히 높은 또는 특히 낮은 마모를 갖는 가이드 레일의 경로 섹션들, 레일 차량의 가속 또는 정지와 같은 주행 거동에 의존하는 마모율, 휠 세트, 차축, 휠들의 구성요소들에 대한 손상, 휠 베어링들 및 접촉 디바이스에 대한 손상, 그라운드 접촉부를 통한 전류의 방전 및 그에 따른 결과적인 구성요소들에 대한 고장들, 베어링들, 조인트들 및 구조적 요소들과 같은 휠 세트의 마모 구성요소들의 상태, 예를 들어, 장애물과의 충돌의 결과로서의 구성요소들의 손실, 및 레일 차량의 위치, 속도, 가속 및 이동 방향과 같은, 다수의 다른 동작 조건들 및 사건들이 검출되고 기능적 종속성들의 결과로서 해석될 수 있다. 이러한 예시적인 조건들 및 사건들은 유지보수 조치에 의해, 레일 차량의 주행 거동을 조정하는 것에 의해, 또는 다른 적절한 조치를 구현하는 것에 의해 그에 상응하게 처리될 수 있다.

프로세싱 유닛 또는 평가 유닛이 그라운드 접촉부와 연관되지 않은 센서들의 신호들 또는 측정된 값들 및/또는 파라미터들을 그라운드 접촉부와 연관된 센서들의 신호들 또는 측정된 값들 및/또는 파라미터들과 상관시키는 것이 또한 의도될 수 있다. 예를 들어, 전도체 레일, 펜터그래프(pantograph), 휠 플랜지 윤활, 샤프트 그라운딩 등에 대해 전류 수집기의 센서들의 신호들 또는 측정된 값들 및/또는 파라미터들을 추가로 고려한다.

그라운드 접촉부의 위치는 센싱 디바이스의 위치 센서를 통해 결정될 수 있으며, 위치는 파라미터들과 연관되고, 평가 유닛은 가이드 레일의 마모 상태를 결정하도록 구성된다. 위치 센서는, 예를 들어, 위성 네비게이션을 통해 그라운드 접촉부의 위치 및 그에 따라 차량의 위치를 결정할 수 있다. 따라서, 위치는, 그 중에서도, 센서 디바이스의 다른 센서의 특정 측정된 값이 등록된 경로의 지점에서 결정될 수 있다. 따라서, 대응하는 위치는 사건 또는 측정된 값과 연관될 수 있다. 또한, 예를 들어, 가이드 레일을 따라 휠들에 의해 야기된 접촉 피스 또는 접촉 디바이스의 진동들의 평가를 통해 평가 유닛에 의해 가이드 레일의 마모 상태를 결정하는 것이 가능하다. 따라서, 접촉 디바이스의 진동 패턴은 가이드 레일이 심각하게 마모될 때 변화할 수 있다. 또한, 가이드 레일을 따른 리세스들, 불규칙부들 및 아치들이 결정될 수 있고 경로 상의 위치와 연관될 수 있다. 이는, 이러한 방식으로 국부화된 경로의 섹션들에서 레일 차량의 속도에 영향을 줄 수 있다.

평가 유닛은 복수의 그라운드 접촉부들의 측정 유닛들의 파라미터들을 프로세싱할 수 있다. 따라서, 평가 유닛은, 개별적인 레일 차량들 상에 또는 휠 세트 상에 배치된 복수의 그라운드 접촉부들의 파라미터를 프로세싱할 수 있다. 측정 또는 모니터링의 정확성은 그라운드 접촉부들의 파라미터들을 비교함으로써 추가로 증가될 수 있다. 또한, 상이한 레일 차량들 상에 배치된 그라운드 접촉부들의 파라미터들이 평가 유닛에 의해 프로세싱될 수 있다. 이는 또한, 레일 차량들 또는 개별적인 가이드 레일들을 측정하고 모니터링하는 것의 정확성을 상당히 개선할 수 있다. 그 중에서도, 이는 경로 네트워크 및 경로 네트워크에서 동작하는 차량들에 대한 현재 그리고 계속해서 변화하는 상태 보고를 제공할 수 있다. 이로부터 기인하는 동작 상태의 최적화는 동작 비용을 크게 감소시킬 수 있다. 이러한 완전한 정도까지 인프라스트럭처 및 레일 차량들을 규칙적으로 그리고 빈번하게 모니터링하는 것이 더 이상 필요하지 않으며, 동작 안전성이 상당히 증가된다. 또한, 특수 측정 드라이브들이 더 이상 필요하지 않다.

레일 차량의 휠 세트의 차축에 대한 본 발명에 따른 그라운드 접촉부는 하우징 유닛, 접촉 디바이스 및 센싱 디바이스를 가지며, 접촉 디바이스는 차축의 접촉 표면 상에 배치된 접촉 피스를 가지고, 전기적 슬라이딩 접촉이 접촉 표면과 접촉 피스 사이에 형성가능하며, 그라운드 접촉부는 측정 디바이스를 갖는 측정 유닛을 포함하고, 측정 디바이스의 센싱 디바이스의 적어도 하나의 센서는 접촉 디바이스 상에 및/또는 접촉 디바이스에 인접하여 배치되며, 접촉 디바이스의 측정된 값은 센싱 디바이스에 의해 등록가능하고, 측정된 값은 측정 디바이스의 프로세싱 유닛에 의해 프로세싱가능하며, 휠 세트 및/또는 가이드 레일의 동작 상태를 설명하는 파라미터가 결정가능하다. 본 발명에 따른 그라운드 접촉부의 이점들에 대한 추가적인 세부사항들에 대해, 본 발명에 따른 방법의 이점들의 설명을 참조한다. 하우징 유닛은 하우징 몸체 및 하우징 커버에 의해 형성될 수 있다. 그라운드 접촉부의 추가적인 유리한 실시예들은 방법 청구항인 제1항을 참조하는 종속항들의 특징들의 설명들로부터 명백하다.

본 발명에 따른 모니터링 시스템은 본 발명에 따른 적어도 하나의 그라운드 접촉부를 갖는 적어도 하나의 레일 차량을 포함한다.

모니터링 시스템은 복수의 측정 유닛들 및 복수의 그라운드 접촉부들의 측정 유닛들의 측정된 값들 및/또는 파라미터들을 프로세싱하기 위한 평가 유닛을 포함할 수 있다. 이상에서 설명된 바와 같이, 따라서, 하나의 평가 유닛만을 사용하여 그라운드 접촉부들을 갖는 레일 차량 또는 복수의 레일 차량들의 복수의 그라운드 접촉부들을 모니터링하는 것이 가능해진다.

따라서, 모니터링 시스템은, 각각 적어도 하나의 그라운드 접촉부를 갖는 복수의 레일 차량들을 포함할 수 있다. 레일 차량들 각각이 복수의 그라운드 접촉부들을 갖는 것이 또한 의도될 수 있다.

모니터링 시스템의의 추가적인 유리한 실시예들은 방법 청구항인 제1항을 참조하는 종속항들의 특징들의 설명들로부터 명백하다.

이하에서, 본 발명은 첨부된 도면들을 참조하여 더 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 레일 차량 상의 그라운드 접촉부들의 제1 실시예의 측면도이다.
도 2는 레일 차량 상의 그라운드 접촉부의 제2 실시예의 단면도이다.
도 3은 측정 유닛의 일 실시예의 개략도이다.
도 4는 모니터링 시스템의 개략도이다.

도 1은 단면들로만 예시된 레일 차량(12)의 차축(11) 상의 그라운드 접촉부(10)를 도시한다. 차축(11)은, 각각 하나의 가이드 레일(14) 상에서 구를 수 있는 2개의 휠들(13)을 갖는다. 차축(11)을 회전가능하게 장착하기 위한 장착 디바이스(16)는 차축(11)의 축방향 단부(15) 상에 배치된다. 장착 디바이스(16) 상에서, 차축(11)은 레일 차량(12)의 휠 세트(19)의 프레임(18)을 갖는 댐핑 디바이스(17)에 연결된다. 그라운드 접촉부(10)는 장착 디바이스(16) 상에 플랜지-장착된다.

도 2는 레일 차량의 차축(추가적으로 예시되지 않음) 상의 그라운드 접촉부들(20)의 단면도를 도시한다. 차축의 축방향 단부 캡(21)은 점선을 통해 예시된다. 또한, 그라운드 접촉부(20) 내로 나사결합되는 차축의 베어링 블록은 또한 예시를 단순화하기 위해 예시되지 않는다. 그라운드 접촉부(20)는, 하우징 몸체(23) 및 하우징 커버(24)만에 의해 형성된 하우징 유닛(22)을 포함한다. 또한, 그라운드 접촉부(20)의 접촉 디바이스(26)는, 본질적으로 흑연으로 만들어진 접촉 디스크(27) 및 접촉 피스들(28)에 의해 형성된다. 접촉 피스들(28)은 접촉 피스 지지부(29)에 수용되며, 스프링 디바이스(30)를 사용하여 전기적 슬라이딩 접촉을 형성하기 위해 각각 접촉 디스크(27)에 밀접하여 눌린다. 또한, 접촉 피스들(28)은 연선들(31)에 의해 접촉 피스 지지부(29)에 전기적으로 연결되며, 커넥터(32)는, 일반적으로 알려진 바와 같이 그라운드 접촉부(20)를 모터에 전기적으로 연결하는 케이블(33)을 통해 접촉 피스 지지부(29)에 연결된다.

가속도 센서(추가적으로 예시되지 않음)를 갖는 센싱 디바이스(61)는 하우징 커버(24) 내에 배치된다. 가속도 센서 또는 다른 적절한 센서는 하우징 유닛(22) 또는 접촉 디바이스(26) 또는 그라운드 접촉부(20) 상에 배치될 수 있다. 가속도 센서에 대해 검출된 신호들은 하우징 커버(24) 내의 측정 디바이스(63)의 프로세싱 유닛(62)을 사용하여 프로세싱되며, 송신 유닛(64)을 통해 외부 네트워크(예시되지 않음)로 송신된다. 또한, 센싱 디바이스(61)는, 이러한 경우에 하우징 몸체(23) 상에 배치되는 온도 센서(65)를 포함한다.

도 3은 측정 유닛(34)의 일 실시예의 개략도이다. 측정 유닛(34)은 측정 디바이스(35)에 의해 형성되며, 평가 유닛(36)을 더 포함한다. 측정 디바이스(35)는 복수의 센서들(38)을 갖는 센싱 디바이스(37) 및 프로세싱 유닛(39)을 포함한다. 또한, 전기 에너지를 측정 디바이스(35)에 공급하는 공급 유닛(40)이 의도된다. 공급 유닛(40)은, 에너지 저장부, 발전기 또는 예를 들어, 레일 차량 또는 방전된 전류를 통한 외부 에너지 공급부일 수 있다. 평가 유닛(36)은 데이터베이스(41) 및 평가 디바이스(42)를 가지며, 프로세싱 유닛(39)으로부터 데이터 또는 측정된 값들 및/또는 파라미터들을 수신한다. 프로세싱 유닛(39)은 센싱 디바이스(37)의 센서(38)로부터 측정된 값들을 수신하고 이들을 프로세싱한다. 측정된 값들은 도 1 및 도 2에서 예시적인 방식으로 예시된 그라운드 접촉부들의 방식으로 그라운드 접촉부(예시되지 않음)의 접촉 디바이스의 동작 파라미터들 또는 물리적인 측정된 값들과 관련된다. 프로세싱 유닛(39)은, 개별적인 전류 수집기 및/또는 전도체 레일의 동작 상태를 설명하는 파라미터가 결정되는 방식으로 측정된 값들을 프로세싱한다. 개별적으로 결정된 파라미터들은 프로세싱 유닛(39)으로부터 평가 유닛(36)으로 연속적으로 또는 계속적으로 송신되고, 데이터베이스(41)에 저장되거나 또는 평가 디바이스(42)를 사용하여 프로세싱된다.

도 4는 측정 유닛(48)을 갖는 모니터링 시스템(47)을 도시한다. 모니터링 시스템(47)은 복수의 측정 유닛들(48)을 가질 수 있다. 도 3의 측정 유닛과는 대조적으로, 측정 유닛(48)은 송신 유닛(50)을 포함하는 측정 디바이스(49)를 갖는다. 송신 유닛(50)은 프로세싱 유닛(39)으로부터 데이터 또는 측정된 값들 및/또는 파라미터들을 수신한다. 또한, 무선 신호들을 사용하여 측정된 값들 및/또는 파라미터들이 송신되는 데이터 링크(52)는 송신 유닛(50)과 외부 데이터 네트워크(51) 사이에 존재한다. 데이터베이스(55) 및 평가 디바이스(56)를 갖는 평가 유닛(54)은 다른 데이터 링크(53)를 통해 외부 데이터 네트워크(51)에 연결되며, 외부 데이터 네트워크(51)를 통해 송신 유닛(50)과 데이터 또는 측정된 값들 및/또는 파라미터들을 교환한다. 원칙적으로, 이러한 데이터는, 외부 데이터 네트워크(51)를 우회하면서 직접 데이터 링크(52)를 통해 직접적으로 교환될 수 있다. 또한, 다른 데이터 링크(59)를 통해 외부 데이터 네트워크(51)에 연결된 사용자 유닛(58)이 제공된다. 따라서, 사용자 유닛(59)은 평가 유닛(54)과 데이터를 교환할 수 있으며, 이는, 평가 유닛(54)에 의해 프로세싱된 측정 유닛(48)의 데이터가 사용자 유닛(58)을 통해 출력되거나 또는 예시되고 장래의 사용을 위해 제공될 수 있다는 것을 의미한다. 사용자 유닛(58)은 직접 데이터 링크(60)를 통해 평가 유닛(54)에 직접적으로 연결될 수 있다. 따라서, 전체적으로, 그라운드 접촉부들(예시되지 않음) 상에 장착된 센서들(38)을 통해 측정된 값들을 획득하고 이들을, 예를 들어, 인터넷과 같은 외부 데이터 네트워크(51)를 통해 저장 및 평가를 위해 평가 유닛(54)으로 직접적으로 송신하는 것이 가능해진다. 따라서, 데이터의 기능적 종속성들이 사용되고, 평가되며, 해석될 수 있다. 이러한 평가들의 결과들은 사용자 유닛(58)을 통해 최종 사용자에게 제공될 수 있다.

Claims (18)

1. 레일 차량(12)을 동작시키기 위한 방법으로서, 상기 레일 차량은 차축(11) 및 휠들(13)을 갖는 휠 세트(19) 상에 그라운드 접촉부(10, 20)를 가지며, 상기 그라운드 접촉부는 하우징 유닛(22), 접촉 디바이스(26) 및 센싱 디바이스(37, 61)를 가지고, 상기 접촉 디바이스는 차축의 접촉 표면 상에 배치된 접촉 피스(28)를 가지며, 전기적 슬라이딩 접촉이 상기 접촉 표면과 상기 접촉 피스 사이에 형성되는, 상기 레일 차량(12)을 동작시키기 위한 방법에 있어서,
   상기 그라운드 접촉부는 측정 디바이스(49, 63)를 갖는 측정 유닛(34, 48)을 포함하며, 상기 측정 디바이스의 센싱 디바이스(37, 61)의 적어도 하나의 센서(38, 65)는 상기 접촉 디바이스 상에 및/또는 상기 접촉 디바이스에 인접하여 배치되고, 상기 접촉 디바이스의 측정된 값은 상기 센싱 디바이스에 의해 등록되며, 상기 측정된 값은 상기 측정 디바이스의 프로세싱 유닛(39, 62)에 의해 프로세싱되고, 상기 휠 세트 및/또는 가이드 레일(14)의 동작 상태를 설명하는 파라미터가 결정되는 것을 특징으로 하는, 방법.
2. 제1항에 있어서,
   측정된 값으로서, 속도, 가속도, 주파수, 온도, 공기 습도, 힘, 전류, 전압, 거리, 질량 및/또는 위치가 연속적으로 또는 불연속적으로 등록되고 프로세싱되는 것을 특징으로 하는, 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   센서(38, 65)로서, 상기 접촉 디바이스(26) 상에, 바람직하게는 상기 접촉 피스(28) 상에 배치된 적어도 하나의 가속도 센서가 사용되는 것을 특징으로 하는, 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 프로세싱 유닛(39, 62)은 규칙적인 시간 간격들로, 변화가 발생할 때, 또는 연속적으로 센서들(38, 65)의 상기 측정된 값들 및/또는 상기 파라미터들을 등록하고 저장하는 것을 특징으로 하는, 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 측정 디바이스(49, 63)는 상기 측정된 값들 및/또는 파라미터들을 평가 유닛(36, 54)으로 송신하며, 상기 측정된 값들 및/또는 파라미터들은 상기 평가 유닛의 데이터베이스(41, 55)에 저장되거나 및/또는 상기 평가 유닛의 평가 디바이스(42, 56)에 의해 프로세싱되는 것을 특징으로 하는, 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 측정 디바이스(49, 63)의 상기 측정된 값들 및/또는 파라미터들은 상기 측정 디바이스(49, 63)의 송신 유닛(50, 64)에 의해 데이터 링크(52, 53, 57, 60)를 통해 상기 평가 유닛(36, 54)으로 송신되며, 상기 평가 유닛은 상기 측정 유닛(34, 48)에 대해 거리를 두고 배치되거나 또는 상기 측정 유닛에 통합되는 것을 특징으로 하는, 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 데이터 링크(52, 53, 57, 60)는 외부 데이터 네트워크(51)를 통해 형성되는 것을 특징으로 하는, 방법.
8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 평가 유닛(36, 54)에 대한 및/또는 상기 측정 유닛(34, 48)에 대한 데이터 링크(52, 53, 57, 60)는 사용자 유닛(58)을 통해 형성되며, 상기 측정된 값들 및/또는 파라미터들은 상기 사용자 유닛으로 송신되고 출력되는 것을 특징으로 하는, 방법.
9. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 프로세싱 유닛(39, 62) 또는 상기 평가 유닛(36, 54)은 상기 측정된 값들 및/또는 파라미터들의 시간 커브를 평가하고, 마모와 관련된 측정된 변수들에 의존하는 구성요소 및/또는 시간-의존 구성요소를 고려하여 상기 접촉 피스(28), 상기 휠 세트(19) 및/또는 상기 가이드 레일(14)의 마모 상태를 결정하는 것을 특징으로 하는, 방법.
10. 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉 피스(28)의 진동은 상기 센싱 디바이스(37, 61)에 의해 등록되며, 상기 프로세싱 유닛(39, 62)은 상기 차축(11) 및/또는 상기 접촉 피스의 고유 주파수 및/또는 공진 주파수를 결정하고, 상기 프로세싱 유닛 또는 상기 평가 유닛(36, 54)은 상기 접촉 피스, 상기 휠 세트(19) 및/또는 상기 가이드 레일의 마모 상태를 결정하는 것을 특징으로 하는, 방법.
11. 제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세싱 유닛(39, 62) 또는 상기 평가 유닛(36, 54)은 시간 기간에 걸쳐 저장된 상기 측정된 값들 및/또는 파라미터들의 패턴 분석을 수행하고, 상기 패턴 분석으로부터 주요 수치를 도출하는 것을 특징으로 하는, 방법.
12. 제5항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세싱 유닛(39, 62) 또는 상기 평가 유닛(36, 54)은 상이한 센서들(38, 65)의 상기 측정된 값들 및/또는 파라미터들을 상관시키고, 상기 측정된 값들 및/또는 파라미터들의 기능적 종속성들을 도출하는 것을 특징으로 하는, 방법.
13. 제5항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 그라운드 접촉부들(10, 20)의 위치는 상기 센싱 디바이스(37, 61)의 위치 센서에 의해 결정되며, 상기 위치는 상기 파라미터들과 연관되고, 상기 평가 유닛(36, 54)은 상기 가이드 레일(14)의 마모 상태를 결정하는 것을 특징으로 하는, 방법.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평가 유닛(36, 54)은 복수의 그라운드 접촉부들(10, 20)의 측정 유닛들(34, 48)의 파라미터들을 프로세싱하는 것을 특징으로 하는, 방법.
15. 레일 차량(12)의 휠 세트(19)의 차축(11)에 대한 그라운드 접촉부(10, 20)로서, 상기 그라운드 접촉부는 하우징 유닛(22), 접촉 디바이스(26) 및 센싱 디바이스(37, 61)를 가지고, 상기 접촉 디바이스는 상기 차축의 접촉 표면 상에 배치된 접촉 피스(28)를 가지며, 전기적 슬라이딩 접촉이 상기 접촉 표면과 상기 접촉 피스 사이에 형성가능한, 상기 그라운드 접촉부(10, 20)에 있어서,
    상기 그라운드 접촉부는 측정 디바이스(49, 63)를 갖는 측정 유닛(34, 48)을 포함하며, 상기 측정 디바이스의 센싱 디바이스(37, 61)의 적어도 하나의 센서(38, 65)는 상기 접촉 디바이스 상에 및/또는 상기 접촉 디바이스에 인접하여 배치되고, 상기 접촉 디바이스의 측정된 값은 상기 센싱 디바이스에 의해 등록가능하며, 상기 측정된 값은 상기 측정 디바이스의 프로세싱 유닛(39, 62)에 의해 프로세싱가능하고, 상기 휠 세트 및/또는 가이드 레일(14)의 동작 상태를 설명하는 파라미터가 결정가능한 것을 특징으로 하는, 그라운드 접촉부(10, 20).
16. 제15항에 따른 적어도 하나의 그라운드 접촉부(10, 20)를 갖는 적어도 하나의 레일 차량(12)을 갖는 모니터링 시스템(47).
17. 제16항에 있어서,
    상기 모니터링 시스템(47)은 복수의 측정 유닛들(38, 48) 및 복수의 그라운드 접촉부들(10, 20)의 상기 측정 유닛들의 측정된 값들 및/또는 파라미터들을 프로세싱하기 위한 평가 유닛(36, 54)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 모니터링 시스템.
18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 모니터링 시스템(47)은, 각각 적어도 하나의 그라운드 접촉부(10, 20)를 갖는 복수의 레일 차량들(12)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 모니터링 시스템.