KR960005997B1 - 철도차량 변속기의 신속완해밸브 동작 제어장치 및 방법 - Google Patents

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Description

철도차량 변속기의 신속완해밸브 동작 제어장치 및 방법

제1도는 본 발명에 의한 철도차량 변속기 신속완해밸브 동작 제어장치의 블럭도.

제2도는 본 발명에 의한 속도검출 신호 안정화회로의 상세 회로도.

제3도는 본 발명에 의한 외부 인터럽트 발생부의 상세 회로도.

제4도는 본 발명에 의한 변속기 신속완해밸브 제어신호 공급시간 조정부의 상세 회로도.

제5도는 본 발명에 의한 차륜공전 억제를 위한 변속기 신속완해밸브 제어회로 및 동작상태 표시부의 상세 회로도.

제6도는 본 발명에 의한 소프트웨어 동작과정과 관련된 흐름도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 구동차륜 2 : 비구동차륜

3 : 주기억장치 4 : 신속완해밸브

10,15 : 속도 검출기 20,25 : 신호 안정화회로

30 : 인터럽트 발생부 40 : 시간 조정부

50 : 신속완해밸브 제어회로 60 : 동작상태 표시부

본 발명은 철도차량 변속기의 신속완해밸브 동작 제어장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 철도차량의 차륜과 레일에서 발생하는 점착상태를 자동으로 감지하여 차륜의 공정상태가 인지되면 변속기 내부에 장착된 신속완해밸브를 동작시켜 변속기의 동력전달기능을 일시적으로 정지시키는 철도차량 변속기의 신속완해밸브동작 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

통상적으로 철도차량의 차륜 공정 검출기술로는 속도차 검지방식, 가감속도 검지방식, 주전동기 전압 비교방식 및 주전동기 전류 전류 비교방식등이 있다.

종래의 철도차량 차륜공정 방지방법은 상기한 철도차량 차륜 공정 검출기술을 이용하여 차륜 공전이 감지되면 제어신호가 엔진 가바나 또는 엔진 놋치 가감간 등과 같은 엔진 제어장치로 전달되어 엔진출력을 감소시켜 견인력을 감소시키는 것이었다.

그러나, 상기한 종래기술은 차륜 공전이 감지될때 엔진 제어장치로 전달되는 제어신호에 대한 엔진의 반응속도가 느리게 되어 구동장치의 손상이 진행된 후에야 엔진출력이 감소되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 차륜 공전이 인지되면 변속기의 동력전달기능을 철도차량의 운행조건에 맞도록 최적의 시간동안 일시적으로 정지시켜 타륜공전으로 인한 구동장치의 손상을 최소화하고, 철도차량의 견인 능력을 향상시키는 철도차량 변속기의 신속완해밸브 동작 제어장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 철도차량 변속기의 신속완해밸브 동작 제어장치는 주기억장치와, 변속기 내부에 설치된 신속완해밸브와, 차륜의 회전속도를 감지하여 펄스열로 변환한 후 그 펄스열을 상기 주기억장치로 공급하는 속도신호 안정화 회로부와, 차량의 운행조건에 따라 신속완해밸브의 동작 지속시간을 조정하는 시간 조정부와, 상기 주기억장치에서 출력되는 신호를 입력받아 상기 신속완해밸브를 구동하는 신속완해밸브 제어회로로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 철도차량 변속기의 신속완해밸브 동작 제어장치는 제1도에 도시된 바와 같이 주기억장치(3)와, 변속기 내부에 설치된 신속완해밸브(4)와, 구동차륜(1) 및 비구동차륜(2)의 회전속도를 감지하는 제1속도 검출기(10) 및 제2속도 검출기(15)와, 상기 제1,제2속도 검출기(10,15)에서 출력되는 차륜의 회전속도 신호를 안정화시켜 상기 주기억장치(3)의 카운터부(3')로 공급하는 제1신호 안정화회로(20) 및 제2신호 안정화회로(25)로 구성된다.

또한, 상기 주기억장치(3)의 외부 인터럽트 단자(3")에 일정시간마다 클럭신호를 공급하는 인터럽트 발생부(30)와, 차량의 운행조건에 따라 신속완료밸브의 동작 지속시간을 조정하는 시간조정부(40)와, 상기 주기억장치(3)에서 출력되는 신호를 입력받아 상기 신속완해밸브(4)를 구동하는 신속완해밸브 제어회로(50)와, 상기 주기억장치(3)의 프로그램에 이상이 발생하면 상기 주기억장치(3)로부터 신호를 입력받아 사용자에게 시스템의 고장을 알리는 동작상태 표시부(60)로 구성된다.

상기 속도 검출기(10,15)는 차륜의 1회전당 80개의 맥동을 일으키고 상기 맥동신호를 증폭하는 증폭기로 구성된다.

상기 제1신호 안정화회로(20)는 제2도에 도시된 바와 같이 제1속도검출기(10)에서 출력되는 기준속도신호를 일단에 입력받는 제1캐패시터(C1)와, 상기 제1캐패시터(C1)의 타단에 일단이 접속된 제1저항(R1)과, 상기 제1저항(R1)의 타단에 캐소드 단자가 접속되고 애노드 단자는 접지된 제1제너 다이오드와, 상기 제1저항(R1)의 티단에 일단이 접속되고 타단은 접지된 제3캐패시터(C3)와, 상기 제1저항(R1)의 타단에 접속되어 상기 제1저항(R1)에서 출력되는 속도 신호를 입력받아 디지탈 신호로 변환하여 주기억장치(3)의 카운터부(3')로 출력하는 슈미트 트리거회로(21)로 구성된다.

상기 제2신호 안정화회로(25)는 제2도에 도시된 바와 같이 제2속도검출기(15)에서 출력되는 비교속도신호를 일단에 입력받아 제2캐패시터(C2)와, 상기 제2캐패시터(C2)의 타단에 일단이 접속된 제2저항(R2)과, 상기 제2저항(R2)의 타단에 캐소드 단자가 접속되고 애노드 단자는 접지된 제2제너 다이오드와, 상기 제2저항(R2)의 타단에 일단이 접속되고 타단은 접지된 제4캐패시터(C4)와, 상기 제2저항(R2)의 타단에 접속되어 상기 제2저항(R2)에서 출력되는 속도 신호를 입력받아 디지탈 신호로 변환하여 주기억장치(3)의 카운터부(3')로 출력하는 슈미트 트리거회로(26)로 구성된다.

상기 인터럽트 발생부(30)는 제3도에 도시된 바와 같이 수정 발진기(31)와, 상기 수정 발진기(31)의 양단에 각각 일단이 접속되고 타단은 접지된 제5캐패시터(C5) 및 제6캐패시터(C6)와, 상기 수정 발진기(31)와 병렬 접속된 제3저항(R3)과, 상기 수정 발진기(31)에서 출력되는 주파수 신호를 입력받아 일정주기를 가지는 클럭신호를 발생시켜 주기억장치(3)로 출력하는 클럭 발생장치(32)로 구성된다.

상기 시간 조정부(40)는 제4도에 도시된 바와 같이 전원(+5VDC)과, 상기 전원(+5VDC)과 일단이 접속된 제4저항(R4)과, 일단은 접지되고 타단은 상기 제4저항(R4)의 타단과 접속되어 주기억장치(3)로 입력되는 8비트 딥 스위치(41)로 구성된다.

상기 신속완해밸브 제어밸브(50)는 제5도에 도시된 바와 같이 주기억장치(3)의 출력단자와 일단이 접속되고 타단은 전원(+5VDC)과 접속된 제5저항(R5)과, 상기 제5저항(R5)의 일단이 접속된 제6저항(R6)과, 상기 제6저항(R6)의 타단에 베이스 단자가 접속된 에미터 접지 제1트랜지스터(Q1)와, 상기 제1트랜지스터(Q1)의 콜렉터 단자에 애노드 단자가 접속되고 캐소드 단자는 전원과 연결된 다이오드(D3)와, 상기 다이오드(D3)와 병렬로 접속된 계전기(51)로 구성된다.

상기 동작상태 표시부(60)는 제5도에 도시된 바와 같이 주기억장치(3)의 출력단자와 일단이 접속된 제7저항(R7)과, 상기 제7저항(R7)의 타단에 베이스 단자가 접속된 에미터 접지 제2트랜지스터와, 상기 제2트랜지스터(Q2)의 콜렉터 단자와 일단이 접속된 제8저항(R8)과, 상기 제8저항(R8)의 타단에 캐소드 단자가 접속되고 타단은 전원(+5VDC)과 연결되어 주기억장치의 프로그램에 이상이 발생하면 시스템이 비정상임을 표시하는 발광 다이오드(61)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 철도차량 변속기의 신속완해밸브 동작 제어장치는 다음과 같이 동작한다. 엔진의 동력을 변속기를 통해 전달받은 구동차륜(1)과 비구동차륜(2)이 회전함으로 철도차량이 구동된다. 속도검출기(10,15)는 철도차량 차축에 부착되어 있고, 차륜이 1회전하면 80개의 맥동을 일으키며, 상기의 맥동은 증폭기에서 10V±1V의 전압을 가지는 펄스신호로 증폭되어 출력된다.

상기 속도 검출기(10,15)로부터 발생되는 기준속도 및 비교속도 신호들은 각각 제1캐패시터(C1) 및 제2캐패시터(C2)를 통과하는데 이는 속도신호가 외란의 영향을 받지 않도록 하기 위한 신호분리 기능을 가지고 있다. 그후 제1저항(R1) 및 제2저항(R2)을 통과한 기준속도 및 비교속도 신호들은 제1제너 다이오드(D1) 및 제2제어 다이오드(D2)기능을 수행하며, 제3캐패시터(C3) 및 제4캐패시터(C4)를 통과한다.

상기 제1제너 다이오드(D1) 및 제2제너 다이오드(D2)는 신호전압레벨변동을 억제하는 기능을 수행하며, 제3캐패시터(C3) 및 제4캐패시터(C4)는 고주파 성분을 바이패스하는 기능을 수행한다. 그후 슈미트트리거회로(21,26)에 입력되는 디지탈 신호로 변환되고 주기억장치(3)의 카운터부(3')로 각각 입력된다.

한편, 인터럽트 발생부(30)는 제5캐패시터(C5), 제6캐패시터(C6) 및 제3저항(R3)에 의해 수정 발진기(31)가 동작하여 일정 주파수를 가지는 신호가 발생한다. 이 신호는 클럭 발생장치(32)에서 클럭신호로 변환되어 주기억장치(3)의 외부 인터럽트 단자(3")로 입력된다. 상기 주기억장치(3)는 이 클럭신호의 한 주기동안에 카운터부(3')를 동작시켜 신호안정화회로(20,25)에서 출력되는 구동차륜(1) 및 비구동차륜(2)의 회전속도 신호를 누산하고, 외부 인터럽트 단자(3")에 클럭신호가 입력되면 상기 카운터부(3')를 초기화시킨다.

시간 조정부(40)는 신속완해밸브(4)의 동작 지속시간을 결정한다. 철도차량의 운전자가 선로조건이나, 기후상태로 따라서 8비트 딥 스위치(41)를 조정하여 주기억장치(3)에 입력하면, 신속완해밸브(4)의 동작지속 시간은 0~7msec까지 10msec씩 자유롭게 조정된다. 운행조건이 좋으면 동작하는 시간을 짧게 조정하고, 운행조건이 나쁘면 동작하는 시간을 길게 조정한다. 이로 인해, 철도차량의 운행조건에 따른 최적의 신속완해밸브(4)의 동작 지속시간이 보장된다.

주기억장치(3)는 철도차량의 공전상태를 감지하며, 신속완해밸브 제어회로(50)에 제어회로(50)에 제어신호를 출력하여 동작시킨다. 신속완해밸브 제어회로(50)가 동작되어 신속완해밸브(4)를 동작시키면, 상기 신속완해밸브(4)는 변속기의 동력전달기능을 일시적으로 정지시키는 기능을 수행한다.

철도차량의 공전이 인지되면 주기억장치(3)의 출력단에는 8비트 딥 스위치(41)에 의해 조정된 시간만큼 제어신호가 출력된다. 상기 제어신호는 제6저항(R6)을 통해 전류신호로 변환되어 제1트랜지스터(Q1)를 도통시킨다. 상기 제1트랜지스터(Q1)가 도통되면 전원(+5VDC)에 의해 계전기(51)는 자화되고, 상기 자화된 계전기(51)는 신속완해밸브(4)를 동작시켜 변속기의 동력전달기능을 정지시킨다.

주기억장치(3)는 자체적으로 프로그램을 점검하여 시스템의 고장이 인지되면 동작상태 표시부(60)로 신호를 출력한다. 주기억장치(3)로부터 출력되는 신호에 의해 제2트랜지스터(Q2)가 도통되면 전원(+5VDC)에 의해 발광 다이오드(61)가 도통되어 점등된다. 발광 다이오드(61)가 점등되면 철도차량의 운전자는 시스템이 고장임을 인지할 수 있다.

상기 본 발명에 의한 주기억장치(3)의 동작을 제6도에 도시된 바와 같이 시스템을 초기화하는 제1단계와, 차륜의 회전속도 신호를 감지하는 제2단계와, 기준속도 편차율과 비교속도 편차율을 비교, 평가하는 제3단계와, 철도차량의 공전상태임이 판단될때 일정시간동안 신속완해변(4)을 동작시키는 제4단계로 이루어진다.

상기 제1단계는 레지스터를 초기화하고 구동차륜(1)과 비구동차륜(2)의 회전속도 신호를 입력받으며, 외부 인터럽트 단자(3")를 인에이블시킨다. 그후 프로그램이 정상적인 동작을 하는지의 여부를 감지하여 정상이면 제2단계로 진행하고, 정상이 아니면 발광 다이오드를 점등하여 시스템이 비정상임을 알리고 시스템을 초기화한 후 복귀한다.

상기 제3단계는 속도 검출기(10,15)로부터 입력되는 기준속도 및 비교속도 신호의 펄스열을 인터럽트 발생부(30)로부터 클럭신호가 외부인터럽트 단자(3")로 입력될 때까지 누적한다.

상기 제3단계는 상기 제2단계에서 누적된 비교속도 신호 및 기준속도신호는 편차유롤 변환되어 비교된다. 비교속도 편차율이 기준속도 편차율보다 크고 상기 두 속도 편차율의 부호가 음이 아니면, 제4단계로 진행한다. 그러나, 기준속도 편차율이 비교속도 편차율보다 크거나, 상기 두 속도 편차율에 음의 부호가 존재하면 레지스터를 초기화한 후 복귀한다.

상기 제4단계는먼저 8비트 딥 스위치(41)를 감지하여 상기 딥 스위치(41)에 의해 결정된 시간을 인지한다. 신속완해밸브 제어회로(50)를 동작시키는 제어신호를 상기 딥 스위치(41)에 의해 결정된 시간동안 출력하여 계전기(51)를 동작시킨다.

상기와 같은 본 발명에 의한 철도차량 변속기의 신속완해밸브 동작 제어장치 및 방법은 철도차량의 공전이 인지되면 변속기의 동력전달기능을 철도차량의 운행조건에 맞는 최적의 시간동안 일시적으로 정지시킴으로 철도차량의 공전으로 인한 구동장치의 손상이 최소화되고, 철도차량의 견인 능력이 향상된다는 효과가 있다.

Claims (16)

1. 주기억장치와 변속기 내부에 설치된 신속완해밸브와, 차륜의 회전속도를 감지하여 펄스열로 변환한 후 그 펄스열을 상기 주기적장치로 공급하는 속도감지수단과, 상기 주기억장치에서 출력되는 신호를 입력받아 상기 신속완해밸브를 구동하는 신속완해밸브 제어회로로 구성된 것을 특징으로 하는 철도차량 변속기의 신속완해밸브 동작 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 차량의 운행조건에 따라 상기 신속완해밸브의 동작 지속시간을 조건하는 시간조정부로 구성된 것을 특징으로 하는 철도차량 변속기의 신속완해밸브 동작 제어장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 시간 조정부는 일단은 접지되고 타단은 전원과 접속되어 주기억장치로 입력되는 8비트 딥 스위치로 구성된 것을 특징으로 하는 철도차량 변속기의 신속완해밸브 동작 제어장치.
4. 제1항에 있어서, 주기억장치의 프로그램에 이상이 발생하면 사용자에게 시스템의 고장을 알리는 동작상태 표시부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 철도차량 변속기의 신속완해밸브 동작 제어장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 동작상태 표시부는 주기억장치의 출력단자와 일단이 접속된 제1저항과, 제1저항의 타단에 베이스 단자가 접속된 에미터 접지 트랜지스터와, 상기 트랜지스터의 콜렉터 단자와 일단이 접속된 제2저항과, 상기 제2저항의 타단에 캐소드 단자가 접속되고 타단은 전원과 연결되어 시스템에 이상이 발생하면 시스템이 비정상임을 표시하는 발광다이오드로 구성된 것을 특징으로 하는 철도차량 변속기의 신속완해밸브 동작 제어장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 속도감지수단은 구동차륜의 회전속도를 감지하는 제1속도 검출기와, 비구동차륜의 회전속도를 감지하는 제2속도 검출기와, 상기 제1,제2속도 검출기에서 출력되는 차륜의 회전속도를 안정화시키고 펄스열로 변환하여 상기 주기억장치의 카운터부로 공급하는 제1신호 안정화회로 및 제2신호 안정화회로로 구성된 것을 특징으로 하는 철도차량 변속기의 신속완해밸브 동작 제어장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 속도 검출기는 차륜의 1회전당 80개의 맥동을 일으키고 상기 맥동신호를 증폭하는 증폭기로 구성된 것을 특징으로 하는 철도차량 변속기의 신속완해밸브 동작 제어장치.
8. 제6항에 있어서, 상기 신호 안정화회로는 속도 검출기에서 출력되는 기준속도 또는 비교속도 신호를 일단에 입력받는 제1캐패시터와 상기 제1캐패시터의 타단이 일단이 접속된 저항과, 상기 저항의 타단에 캐소드 단자가 접속되고 애노드 단자는 접지된 제너 다이오드와, 상기 저항의 타단에 일단이 접속되고 타단은 접지된 캐패시터와, 상기 저항의 타단에 접속되어 상기 저항에서 출력되는 아날로그 신호를 입력받아 디지탈 신호로 변환하여 주기억장치의 카운터부로 출력하는 슈미트 트리거회로로 구성된 것을 특징으로 하는 철도차량 변속기의 신속완해밸브 동작 제어장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 주기억장치의 외부 인터럽트 단자에 일정시간마다 클럭신호를 공급하는 인터럽트 발생부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 철도차량 변속기의 신속완해밸브 동작 제어장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 인터럽트 발생부는 수정 발진기와, 상기 수정 발진기의 양단에 각각 일단이 접속되고 접지된 제1캐패시터 및 제2캐패시터와, 상기 수정 발진기와 병렬 접속된 저항과, 상기 수정 발진기에서 출력되는 주파수 신호를 입력받아 일정주기를 가지는 클럭신호를 발생시켜 주기억장치의 외부 인터럽트 단자로 출력하는 클럭 발생장치로 구성된 것을 특징으로 하는 철도차량 변속기의 신속완해밸브 동작 제어장치.
11. 제1항에 있어서, 상기 신속완해밸브 제어회로는 주기억장치의 출력단자의 일단이 접속되고 타단은 전원과 접속된 제1저항과, 상기 제1저항의 일단이 접속된 제2저항과, 상기 제2저항의 타단에 베이스 단자가 접속된 에미터 접지 트랜지스터와, 상기 트랜지스터의 콜렉터 단자에 애노드 단자가 접속되고 캐소드 단자는 전원과 연결된 다이오드와, 상기다이오드와 병렬로 접속된 계전기로 구성된 것을 특징으로 하는 철도차량 변속기의 신속완해밸브 동작 제어장치.
12. 시스템을 초기화하는 제1과정과, 차륜의 회전속도 신호를 감지하는 제2과정과, 기준속도 편차율과 비교속도 편차율을 비교, 평가하는 제3과정과, 철도차량의 공진상태임이 판단될때 일정시간동안 변속기의 동력전달기능을 정지시키는 제4과정을 포함하는것을 특징으로 하는 철도차량 변속기의 신속완해밸브 동작 제어방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 제1과정은 레지스터를 초기화하고 구동차륜과 비구동차륜의 회전속도 신호가 입력되는 제1단계와, 외부 인터럽트 단자를 인에이블시키는 제2단계와, 프로그램이 정상적인 동작을 하는지의 여부를 감지하는 제3단계와, 프로그램이 정상이면 제2과정으로 진행하고, 정상이 아니면 발광 다이오드를 점등하여 시스템이 비정상임을 알리고 시스템을 초기화한 후 복귀하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량 변속기의 신속완해밸브 동작 제어방법.
14. 제12항에 있어서, 상기 제2과정은 속도 검출기로부터 입력되는 기준속도 및 비교속도신호의 펄스열을 인터럽트 발생부로부터 클럭신호가 외부 인터럽트 단자로 입력될 때까지 누적하는 과정인 것을 특징으로 하는 철도차량 변속기의 신속완해밸브 동작 제어장치.
15. 제12항에 있어서, 상기 제3과정은 상기 제2과정에서 누적된 비교속도 신호 및 기준속도 신호가 편차율로 변화되어 비교되는 제1단계와, 상기 비교속도 편차율이 기준속도 편차율보다 크고 상기 두 속도 편차율의 부호가 음이 아니면 제4과정으로 진행하는 제2단계와, 기준속도 편차율이 비교속도 편차율 보다 크거나, 상기 두 속도 편차율에 음의 부호가 존재하면 레지스터르 초기화한 후 복귀하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량 변속기의 신속완해밸브 동작 제어방법.
16. 제12항에 있어서, 상기 제4과정은 먼저 8비트 딥 스위치를 감지하여 상기 딥 스위치에 의해 결정된 시간을 인지하는 제1단계와, 신속완해밸브 제어회로를 동작시키는 제어신호를 상기 딥 스위치에 의해 결정된 시간동안 출력하여 계전기를 동작시키는 제2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량 변속기의 신속완해밸브 동작 제어방법.