KR102574551B1 - 철도 차량용 감속기 작동 상태 진단 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 철도 차량용 감속기 작동 진단 시스템에 관한 것이다. 철도 차량용 감속기 작동 상태 진단 시스템은 감속기의 작동에 따라 발생되는 진동 및 소음을 포함하는 작동 정보를 탐지하는 탐지 모듈(11); 탐지 모듈(11)에서 탐지된 작동 정보에 대한 위치 또는 시간 정보를 측정하는 작동/시간 상관 탐지 모듈(12); 탐지 모듈(11)의 탐지 정보를 처리하여 변환하는 신호 처리/변환 모듈(13); 신호 처리/변환 모듈(13)에 의하여 변환된 탐지 정보를 분류하는 데이터 분류 모듈(14); 데이터 분류 모듈(14)의 분류를 위한 기준 데이터를 제공하는 소음/진동 주파수 기준 모듈(15); 데이터 분류 모듈(14)에 의하여 분류된 정보를 저장하는 메모리(16); 및 데이터 분류 모듈(14)로부터 전송된 정보를 분석하는 분석 모듈(18)을 포함한다.
Description
본 발명은 철도 차량용 감속기 작동 진단 시스템에 관한 것이고, 구체적으로 철도 차량의 동력 대차에 설치된 감속기에서 발생되는 진동 및 소음을 탐지하여 감속기의 작동 상태를 진단하는 철도 차량용 감속기 작동 상태 진단 시스템에 관한 것이다.
기어와 베어링을 포함하는 감속기는 축에 결합되어 커플링에 의하여 견인 전동기와 연결될 수 있다. 고속 차량용 모터의 감속기에 적용되는 베어링은 작은 마찰력으로 회전 운동을 하면서 동력을 전달하는 기능을 가지고, 이러한 기능으로 인하여 다양한 형태의 결함이 생길 수 있다. 그리고 이와 같은 결함은 차축의 작동 오류를 발생시키면서 동력 대차의 작동을 불안정하도록 만들 수 있다. 동력 대차, 차축 베어링 및 감속기는 서로 관련되어 작동되므로 하나의 부품에서 발생되는 결함은 다른 부품의 작동에 직접적으로 영향을 미칠 수 있다. 그러므로 이와 같은 부품의 결함 탐지는 관련 부품에 대하여 동시에 이루어지는 것이 유리하다. 감속기 탐지와 관련된 선행기술로 특허공개번호 10-2018-0092447은 하모닉 감속기의 구동시 발생하는 소음을 측정하여 주파수 영역의 연속 데이터를 수집하는 하모닉 감속기의 내구성에 따른 소음 측정 장치에 대하여 개시한다. 또한 국제공개번호 WO 2018/124182는 감속기의 고장 진단 장치 및 고장 진단 방법에 대하여 개시한다. 감속기는 차축에 결합되어 운반 대차를 작동시키는 기능을 가진다. 그러므로 감속기의 작동 상태의 탐지를 위하여 관련 부품이 함께 탐지되면서 다양한 매개변수에 기초하여 진단이 이루어지는 것이 유리하다. 그러나 선행기술은 이와 같은 탐지 방법에 대하여 개시하지 않는다.
본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.
본 발명의 목적은 작동 과정에서 철도 차량의 감속기의 베어링 또는 기어로부터 발생되는 진동, 소음, 온도 또는 이와 유사한 작동 상태를 탐지하여 감속기의 작동 상태를 진단하는 철도 차량용 감속기 작동 상태 진단 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 철도 차량용 감속기 작동 상태 진단 시스템은 감속기의 작동에 따라 발생되는 진동 및 소음을 포함하는 작동 정보를 탐지하는 탐지 모듈; 탐지 모듈에서 탐지된 작동 정보에 대한 위치 또는 시간 정보를 측정하는 작동/시간 상관 탐지 모듈; 탐지 모듈의 탐지 정보를 처리하여 변환하는 신호 처리/변환 모듈; 신호 처리/변환 모듈에 의하여 변환된 탐지 정보를 분류하는 데이터 분류 모듈; 데이터 분류 모듈의 분류를 위한 기준 데이터를 제공하는 소음/진동 주파수 기준 모듈; 데이터 분류 모듈에 의하여 분류된 정보를 저장하는 메모리; 및 데이터 분류 모듈로부터 전송된 정보를 분석하는 분석 모듈을 포함한다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 작동/시간 상관 탐지 모듈의 측정 기준 위치를 탐지하는 탐지 기준 유닛을 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시 형태에 따르면, 환경 정보를 탐지하는 환경 정보 모듈; 환경 정보 모듈의 정보를 수신하는 데이터 수집 모듈; 및 데이터 수집 모듈과 통신 가능하도록 철도 차량에 설치된 적어도 하나의 중계기를 더 포함하고, 데이터 수집 모듈은 메모리에 저장된 탐지 정보 및 환경 정보를 동기화를 하여 데이터 수집 모듈로 전송한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 탐지 모듈은 감속기에 분리 가능하도록 결합되는 지그 박스; 및 지그 박스의 내부에 배치되는 적어도 하나의 탐지 센서를 포함한다.
본 발명에 따른 철도 차량용 감속기 작동 상태 진단 시스템은 동력 집중형 또는 동력 분산형 고속 철도 차량에 적용되어 철도 차량의 운행 과정에서 발생되는 구조적 또는 기계적 결함의 탐지 및 그에 따른 진단이 가능하도록 한다. 본 발명에 따른 진단 시스템은 탐지 수단이 동력 대차, 차축 또는 감속기에 결합되어 운행 과정에서 작동 상태가 탐지되어 부품의 결합 관계에 따른 결함의 탐지가 가능하다. 또한 탐지 정보의 분석 결과가 설계 과정에 적용되어 동력 대차의 성능 향상이 가능하도록 한다. 본 발명에 따른 진단 시스템은 다수 개의 매개변수에 기초하여 작동 상태를 탐지하는 것에 의하여 작동 상태에 대한 정확하고 정밀한 분석이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 철도 차량용 감속기 작동 상태 진단 시스템의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 진단 시스템의 작동 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 진단 시스템이 적용된 실시 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 진단 시스템에 적용되는 탐지 모듈의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 진단 시스템에 의하여 감속기의 작동 상태가 진단되는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 진단 시스템의 작동 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 진단 시스템이 적용된 실시 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 진단 시스템에 적용되는 탐지 모듈의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 진단 시스템에 의하여 감속기의 작동 상태가 진단되는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 철도 차량용 감속기 작동 상태 진단 시스템의 실시 예를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 철도 차량용 감속기 작동 상태 진단 시스템은 감속기의 작동에 따라 발생되는 진동 및 소음을 포함하는 작동 정보를 탐지하는 탐지 모듈(11); 탐지 모듈(11)에서 탐지된 작동 정보에 대한 위치 또는 시간 정보를 측정하는 작동/시간 상관 탐지 모듈(12); 탐지 모듈(11)의 탐지 정보를 처리하여 변환하는 신호 처리/변환 모듈(13); 신호 처리/변환 모듈(13)에 의하여 변환된 탐지 정보를 분류하는 데이터 분류 모듈(14); 데이터 분류 모듈(14)의 분류를 위한 기준 데이터를 제공하는 소음/진동 주파수 기준 모듈(14); 데이터 분류 모듈(14)에 의하여 분류된 정보를 저장하는 메모리(16); 및 데이터 분류 모듈(14)로부터 전송된 정보를 분석하는 분석 모듈(18)을 포함한다.
감속기는 철도 차량의 동력 대차에 설치될 수 있고, 동력 대차는 예를 들어 300 내지 600 ㎞/h의 고속 철도를 위한 대차가 될 수 있고, 다수 개의 동력 대차가 하나의 철도 차량에 설치될 수 있다. 각각의 동력 대차에 모터가 설치될 수 있고, 기어, 베어링 및 커플러에 의하여 감속기, 차축 및 차륜과 연결될 수 있다. 탐지 모듈(11)은 기어, 베어링 또는 커플러로부터 발생되는 진동 또는 소음이 탐지될 수 있고, 선택적으로 작동 온도가 탐지될 수 있다. 진동 탐지를 위한 진동 센서(11a)가 기어, 베어링 또는 커플러에 설치될 수 있고, 소음 탐지를 위한 마이크로폰과 같은 소음 센서(11b)이 동력 대차의 다양한 위치에 설치될 수 있다. 적어도 하나의 진동 센서(11a) 및 소음 센서(11b)가 기어, 베어링, 커플러 또는 동력 대차에 설치될 수 있다. 탐지 모듈(11)과 함께 탐지 모듈(11)에서 탐지된 작동 정보에 대한 위치 또는 시간 정보를 측정하는 작동/시간 상관 탐지 모듈(12)이 설치될 수 있다. 작동/시간 상관 탐지 모듈(12)은 탐지 모듈(11)에 배치된 각각의 센서(11a, 11b)의 탐지 시각을 결정하면서 탐지 시간을 동기화를 하는 기능을 가질 수 있다. 또한 작동/시간 상관 탐지 모듈(12)은 탐지 시각을 설정하고, 탐지 시각을 동기화를 하면서 이와 함께 탐지 기준 위치를 결정하는 기능을 가질 수 있다. 기준 위치의 탐지를 위하여 탐지 기준 유닛(DR)이 설치될 수 있고, 탐지 기준 유닛(DR)은 예를 들어 기어, 베어링, 커플러, 차축 또는 이와 유사한 부품에서 측정 기준을 탐지하는 기능을 가질 수 있다. 탐지 기준 유닛(DR)은 예를 들어 카메라와 같은 이미지 획득 수단을 포함하거나, 광학 센서와 같은 위치 탐지 수단을 포함할 수 있다. 선택적으로 탐지 대상이 되는 기어, 베어링 또는 커플러에 기준 위치가 설정되거나, 탐지 가능한 기준 위치가 표시될 수 있다. 이와 같은 탐지 기준 위치는 탐지 대상이 되는 기어, 베어링 또는 커플러의 작동 과정에서 위치 관련성이 확인될 수 있도록 한다. 또한 이와 같은 탐지 기준 위치는 비정상 작동 상태가 부품의 위치와 관련되어 발생되는 경우 관련 위치의 탐지가 가능하도록 한다. 또한 탐지 기준 위치는 다양한 원인으로 인하여 발생되지만 다른 방법으로 탐지되기 어려운 맞물림 주기 오차의 탐지가 가능하도록 한다. 맞물림 주기 오차는 예를 들어 서로 맞물려 작동되는 기어 또는 베어링에서 발생되는 지연 오차(delay error) 또는 이와 유사한 구조적인 오차를 의미한다. 작동/시간 상관 탐지 모듈(12)은 서로 다른 탐지 센서(11a, 11b) 사이의 탐지 시각에 따른 위치를 탐지하면서 이와 동시에 작동/시간 상관 탐지 모듈(12)은 서로 다른 탐지 센서(11a, 11b)의 작동 시각을 동기화를 시키는 기능을 가진다. 탐지 모듈(11)에 의하여 탐지된 정보가 탐지 신호 처리/변환 모듈(13)로 전송될 수 있다. 탐지 신호 처리/변환 모듈(13)은 탐지 정보를 시각 정보와 결합시키고, 매개변수에 따라 분류하는 것과 같이 탐지 정보를 정렬하여 처리 가능한 정보 데이터로 변환하여 데이터 분류 모듈(14)로 전송할 수 있다. 데이터 분류 모듈(14)은 탐지 신호 처리/변환 모듈(13)로부터 전송된 정보를 탐지 시간에 기초하여 분류하고, 미리 결정된 기준과 대비하여 이상 상태가 발생되었는지 여부를 판단하는 기능을 가질 수 있다. 구체적으로 각각의 기어, 베어링 또는 커플링은 정상 작동 상태에서 발생시키는 진동 주파수 범위 또는 소음 주파수 범위를 가질 수 있고, 이와 관련된 진동 데이터 또는 소음 데이터가 소음/진동 주파수 기준 모듈(15)에 저장될 수 있다. 데이터 분류 모듈(14)은 소음/진동 주파수 기준 모듈(15)에 저장된 기준 데이터를 참조하여 탐지 정보가 정상 상태에 해당하는지 또는 비정상 상태에 해당하는지 여부를 판단할 수 있고, 판단 결과를 탐지 정보에 결합시켜 메모리(16)에 저장할 수 있다. 그리고 유선 또는 무선 통신 수단(17)에 의하여 메모리(16)에 저장된 정보가 분석 모듈(18)로 전송될 수 있다.
메모리(16)에 저장된 정보 데이터는 다양한 수단을 통하여 외부로 전송될 수 있다. 예를 들어 메모리(16)에 저장된 정보는 적절한 수단을 통하여 분석 가능한 분석 모듈(18) 또는 관리 서버로 전송될 수 있다. 예를 들어 탐지 장치에 메모리(16)에 접근 가능한 접속 포트가 설치될 수 있고, 예를 들어 USB 메모리가 접속 포트를 통하여 메모리(16)에 접근될 수 있다. 또는 다른 접속 수단이 접속 포트에 접속되어 메모리(16)에 저장된 정보를 수신할 수 있다. 또는 메모리(16)에 저장된 정보는 유선 통신 수단, 근거리 통신 수단 또는 이와 유사한 다양한 통신 수단(16)을 통하여 적절한 서버로 전송될 수 있다. 메모리(16)에 저장된 정보는 다양한 방법으로 처리될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 2는 본 발명에 따른 진단 시스템의 작동 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 동력 대차(D)에 작동 모터(21)가 설치될 수 있고, 작동 모터(21)의 구동력이 제1, 2 감속기(22, 25)를 통하여 차축(26) 및 차륜(27a, 27b)으로 전달될 수 있다. 제1 감속기(22)는 작동 모터(21)와 연결된 모터 감속기가 될 수 있고, 예를 들어 피니언 기어, 중간 기어 및 출력 기어를 포함할 수 있다. 제2 감속기(24)는 구동 축(tripod drive shaft)(23)에 의하여 제1 감속기(22)에 연결될 수 있고, 제2 감속기(24)는 기어 박스(25)의 내부에 배치되어 차축(26)과 연결될 수 있다. 탐지 센서(11_1 내지 11_K)는 각각의 기어로부터 발생되는 진동의 측정을 위하여 기어로부터 발생되는 진동이 전달되는 다양한 위치에 설치될 수 있다. 또한 탐지 센서(11_1 내지 11_K)는 베어링 또는 커플링의 진동의 측정이 가능한 다양한 위치에 설치될 수 있다. 탐지 센서(11_1 내지 11_K)은 기어, 베어링 또는 커플링으로 발생되는 소음을 측정하거나, 온도를 측정하는 센서를 포함할 수 있다. 다양한 위치에 진동, 소음 또는 온도의 측정을 위한 센서가 설치될 수 있고, 센서의 종류 또는 설치 위치에 의하여 본 발명은 제한되지 않는다. 온도 센서는 기어, 베어링 또는 커플링의 온도를 측정하거나, 윤활유의 온도를 측정할 수 있다. 예를 들어 기어 소음 탐지 센서(111), 베어링 진동 탐지 센서(112), 윤활유 온도 탐지 센서(113) 또는 다른 탐지 센서로부터 탐지된 탐지 정보가 상관성 생성 유닛(121)으로 전송될 수 있다. 다양한 종류의 기어, 베어링 또는 커플링에 센서가 설치될 수 있고, 각각의 기어, 베어링 또는 커플링은 서로 다른 주파수 대역의 진동 또는 소음을 발생시킬 수 있다. 주파수 식별 유닛(141)은 이와 같은 서로 다른 부품으로부터 발생되는 소음 또는 진동을 식별시키는 기능을 가질 수 있다. 주파수 식별 유닛(141)에 의하여 각각의 부품에 대한 주파수 정보가 상관성 생성 유닛(121)으로 전달될 수 있고, 상관성 생성 유닛(121)으로 탐지 센서(111, 112, 113)에 의하여 탐지된 탐지 정보가 전달될 수 있다. 상관성 생성 유닛(121)은 각각의 탐지 센서(111, 112, 113)로부터 전송된 탐지 정보 및 주파수 식별 유닛(141)에 저장된 정보로부터 진동 주파수, 소음 주파수 및 온도 사이의 상관성을 생성할 수 있다. 상관성 생성 유닛(121)에 의하여 서로 다른 부품 사이 또는 서로 다른 탐지 정보 사이의 상관성이 생성되면, 매개변수 생성 유닛(142)에 의하여 서로 다른 부품 또는 서로 다른 탐지 정보와 관련된 매개변수가 매개변수 생성 유닛(142)에 의하여 생성될 수 있다. 그리고 이에 기초하여 작동 분석 유닛(181)에 의하여 제1, 2 감속기(22, 24)의 작동 상태가 분석될 수 있다. 다양한 부품 또는 탐지 정보 사이의 상관성이 탐지될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 3은 본 발명에 따른 진단 시스템이 적용된 실시 예를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 환경 정보를 탐지하는 환경 정보 모듈(35); 환경 정보 모듈(35)의 정보를 수신하는 데이터 수집 모듈(36); 및 데이터 수집 모듈(36)과 통신 가능하도록 철도 차량(T)에 설치된 적어도 하나의 중계기(31_1 내지 31_N)을 더 포함하고, 데이터 수집 모듈(36)은 메모리(16)에 저장된 탐지 정보 및 환경 정보를 동기화를 하여 데이터 수집 모듈(36)로 전송한다.
탐지 모듈(11)은 기어 박스의 기어, 베어링 또는 커플링에 설치되는 철도 차량(T)의 운행 과정에서 기어, 베어링 또는 커플링의 작동 상태를 탐지할 수 있다. 탐지 모듈(11)에 의하여 탐지된 정보는 데이터 수집 모듈(36)로 전송될 수 있고, 환경 정보 모듈(35)에 의하여 탐지된 정보가 데이터 수집 모듈(36)로 전송될 수 있다. 환경 정보는 운행되는 철도 차량(T) 주변의 온도, 습도, 선로의 기울기 또는 이와 유사한 정보를 포함할 수 있다. 환경 정보는 또한 열차의 운행으로 인하여 선로에서 발생되는 소음 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어 철도 차량의 운행 과정에서 충격음이 발생될 수 있고, 이와 같은 충격음이 탐지 모듈(11)의 탐지 정보에 미치는 영향이 탐지될 수 있다. 환경 정보는 철도 차량(T)의 운행과 관련된 다양한 환경 정보를 포함할 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다. 데이터 수집 모듈(36)에 수집된 탐지 정보와 환경 정보는 메모리(16)에 저장될 수 있다. 또한 데이터 수집 모듈(36)에서 수집된 정보는 철도 차량(T)에 설치된 적어도 하나의 중계기(31_1 내지 31_N)로 전송될 수 있다. 중계기(31_1 내지 31_N)는 철도 차량(T)의 객차에 설치될 수 있고, 데이터 수집 모듈(36) 및 환경 정보 모듈(35)의 적어도 일부가 동력 대차(D_1 내지 D_K)에 설치될 수 있다. 중계기(31_1 내지 31_N)는 데이터 수집 모듈(35)과 무선으로 연결될 수 있지만 바람직하게 유선으로 연결될 수 있다. 중계기(31_1 내지 31_N)로 전송된 탐지 정보는 중계/검증 모듈(34)에 의하여 확인될 수 있고, 중계/검증 모듈(34)에 의하여 확인된 탐지 정보는 무선 통신(33)을 통하여 분석 서버(37)로 전송되어 분석될 수 있다. 또한 중계기(31_1 내지 31_N)로 전송된 정보는 철도 차량(T)에 설치된 운행 서버(32a, 32b)로 전송될 수 있다. 탐지 정보는 다양한 방법으로 분석 서버(37)로 전송될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 4는 본 발명에 따른 진단 시스템에 적용되는 탐지 모듈의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 적어도 하나의 탐지 센서(S1 내지 S4)가 전자기판 구조를 가지는 탐지 기판(43)에 배치될 수 있고, 예를 들어 가속도 센서(S1, S2) 및 온도 센서(S3)가 탐지 기판(43)에 배치될 수 있다. 추가로 탐지 기판(43)에 속도 센서(S4)가 배치되고, 작동 제어를 위한 마이크로 칩(MC)이 배치될 수 있다. 탐지 기판(43)은 지그 박스(42)의 내부에 분리 가능하도록 결합될 수 있고, 예를 들어 지그 박스(42)의 내부에 형성된 슬롯에 분리 가능하도록 결합될 수 있다. 지그 박스(42)은 기어와 같은 부품(P) 또는 부품(P)의 작동 상태의 탐지가 가능한 위치에 분리하도록 결합될 수 있다. 지그 박스(42)의 양쪽 측면에 체결 탭(41)이 형성될 수 있고, 체결 탭(41)에 결합되는 고정 수단(411)에 의하여 지그 박스(42)가 부품 또는 탐지 위치에 분리 가능하도록 결합될 수 있다. 지그 박스(42)에 밀폐 덮개(44)가 결합될 수 있고, 밀폐 덮개(44)로부터 전송 케이블(C)이 연장될 수 있다. 지그 박스(42) 및 밀폐 덮개(44)에 적어도 하나의 탐지 윈도우(DW)가 형성될 수 있고, 탐지 윈도우(DW)를 통하여 소음 전달 수단이 외부로 돌출되거나, 소음이 마이크로폰으로 유입될 수 있다. 또한 탐지 기판(43)에 탐지된 소음의 처리를 위한 소리 신호 처리 수단이 배치될 수 있다. 탐지 기판(43)에 진동, 소음 또는 온도의 탐지 및 처리를 위한 다양한 부품 또는 소자가 배치될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다. 소음의 측정을 위한 마이크로폰과 같은 소음 센서(114)가 설치될 수 있고, 탐지 센서(S1 내지 S4)에서 탐지된 정보와 함께 데이터 수집 모듈(36)로 전송될 수 있다. 작동/시간 상관 탐지 모듈(12)에 의하여 탐지된 기준 위치 정보 및 시간 정보가 데이터 수집 모듈(36)로 전송될 수 있고, 환경 탐지 센서(35a)에 의하여 탐지된 환경 정보가 데이터 수집 모듈(36)로 전송될 수 있다. 데이터 수집 모듈(36)에 의하여 수집된 정보가 필터링 모듈(38)에 의하여 필터링이 될 수 있고, 필터링 모듈(38)은 다양한 형태의 외부 소음을 제거하는 기능을 가질 수 있다. 필터링 모듈(38)에 의하여 잡음이 제거된 탐지 데이터가 주파수 분류 유닛(142)에 의하여 분류되어 전송/저장 모듈(47)로 전송되어 메모리에 저장되거나, 분석 모듈로 전송될 수 있다. 추가로 필터링 모듈(38)에 의하여 필터링이 된 탐지 데이터가 위험 탐지 모듈(45)로 전송될 수 있다. 위험 탐지 모듈(45)은 탐지 데이터에 열차 운행에 위험이 될 수 있는 인자가 있는지 여부가 판단될 수 있다. 예를 들어 위험 진동, 위험 소음 또는 위험 온도에 해당되는 데이터가 포함되어 있는지 여부 위험 탐지 모듈(45)에 의하여 탐지될 수 있다. 만약 위험 탐지 모듈(45)에 의하여 위험 요소가 탐지되면 경보 모듈(46)에 의하여 철도 운행자 또는 철도 운행 관리 서버로 위험 상황이 전달될 수 있다. 탐지 모듈에 의하여 탐지된 정보는 다양한 방법으로 처리될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 5는 본 발명에 따른 진단 시스템에 의하여 감속기의 작동 상태가 진단되는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 탐지 조건이 미리 설정될 수 있고, 탐지 조건이 조건 모듈(51)에 저장될 수 있다. 조건 모듈(51)은 탐지 조건에 해당되면 개시 신호를 웨이크 업 유닛(51a)으로 전송할 수 있고, 웨이크 업 유닛(51a)에 의하여 탐지 모듈(11)의 작동이 개시될 수 있다. 위에서 설명된 것처럼, 탐지 모듈(11)은 진동 센서(11a), 소음 센서(11b) 또는 온도 센서(11c)를 포함할 수 있고, 탐지 모듈(11)의 작동은 탐지 제어 모듈(52)에 의하여 제어될 수 있다. 탐지 위치 모듈(53a)에 의하여 탐지 위치 정보가 획득될 수 있고, 탐지 위치 정보는 예를 들어 철도 차량의 GPS에 따른 위치, 선로 경사도, 해발 고도와 같은 정보를 포함할 수 있다. 또한 주기 설정 모듈(53b)에 의하여 탐지 주기가 설정될 수 있고, 탐지 모듈(11)에 의하여 탐지된 정보가 정보 분류/저장 모듈에 의하여 분류되거나, 저장될 수 있다. 그리고 분류 또는 저장된 정보가 위에서 설명된 방법에 따라 분석 모듈(18)로 전송될 수 있다. 분석 모듈(18)은 주파수 식별 유닛(141), 작동/시간 상관 탐지 모듈(12) 또는 매개변수 생성 유닛(142)으로부터 전송된 정보에 기초하여 감속기의 작동 상태를 분석할 수 있다. 선택적으로 진단 시스템은 하모닉/정규도 모듈(55)을 생성할 수 있고, 하모닉/정규도 모듈(55)에 의하여 각각의 감속기에서 발생되는 고조파 성분의 특성이 분석될 수 있다. 또한 하모닉/정규도 모듈(55)에 의하여 진동, 소음, 온도 또는 이와 유사한 매개변수에 대한 각각의 기어, 베어링 또는 커플링의 정규도가 결정될 수 있다. 고조파 성분은 예를 들어 기본파에 대한 n차 고조파 성분을 말하고, 고조파 성분에 의하여 결함 발생의 확률 및 위험 수준이 탐색될 수 있다. 또한 소음 또는 진동의 정규도에 의하여 작동 안전성이 탐색될 수 있다. 분석 결과가 최적화 모듈(58)로 전송될 수 있고, 최적화 모듈(58)은 분석 모듈(18)에 의한 분석 결과에 기초하여 유지 또는 보수 방법을 결정하거나, 구조 변경을 하거나 또는 적절한 운용 방법을 결정할 수 있다. 본 발명의 하나의 실시 예에 따르면, 웨이크 업 유닛(51a)에 의하여 위험 탐색이 개시될 수 있다. 예를 들어 미리 설정된 진폭 또는 주파수 범위를 벗어나는 비정상 소음, 비정상 진동 또는 비정상 온도에 의하여 웨이크 업 유닛(51a)의 작동이 개시될 수 있고, 위에서 설명된 방법에 따라 분석되어 위험 탐지 모듈(45)로 전송되어 경보 모듈(46)에 의하여 경보가 발생되도록 할 수 있다. 웨이크 업 유닛(51a)은 다양한 방법으로 작동될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
11: 탐지 모듈 11a: 진동 센서
11b: 소음 센서 12: 작동/시간 상관 탐지 모듈
13: 신호 처리/변환 모듈 14: 데이터 분류 모듈
15: 소음/진동 주파수 기준 모듈 16: 메모리
18: 분석 모듈 21: 작동 모터
22, 24: 감속기 31_1 내지 31_N: 중계기
35: 환경 정보 모듈 42: 지그 박스
11b: 소음 센서 12: 작동/시간 상관 탐지 모듈
13: 신호 처리/변환 모듈 14: 데이터 분류 모듈
15: 소음/진동 주파수 기준 모듈 16: 메모리
18: 분석 모듈 21: 작동 모터
22, 24: 감속기 31_1 내지 31_N: 중계기
35: 환경 정보 모듈 42: 지그 박스
Claims (4)
- 감속기의 작동에 따라 발생되는 진동 및 소음을 포함하는 작동 정보를 탐지하는 탐지 모듈(11);
탐지 모듈(11)에서 탐지된 작동 정보에 대한 위치 또는 시간 정보를 측정하는 작동/시간 상관 탐지 모듈(12);
탐지 모듈(11)의 탐지 정보를 처리하여 변환하는 신호 처리/변환 모듈(13);
신호 처리/변환 모듈(13)에 의하여 변환된 탐지 정보를 분류하는 데이터 분류 모듈(14);
데이터 분류 모듈(14)의 분류를 위한 기준 데이터를 제공하는 소음/진동 주파수 기준 모듈(15);
데이터 분류 모듈(14)에 의하여 분류된 정보를 저장하는 메모리(16); 및
데이터 분류 모듈(14)로부터 전송된 정보를 분석하는 분석 모듈(18)을 포함하고,
작동/시간 상관 탐지 모듈(12)의 측정 기준 위치를 탐지하는 탐지 기준 유닛(DR)을 더 포함하고, 탐지 기준 유닛(DR)은 서로 맞물려 작동되는 기어 또는 베어링에서 발생되는 지연 오차를 탐지하기 위한 이미지 획득 수단을 포함하고,
탐지 모듈(11)은 감속기에 분리 가능하도록 결합되는 지그 박스(41); 및 지그 박스(42)의 내부에 형성된 슬롯에 분리 가능하도록 결합되는 전자기판 구조의 탐지 기판(43)을 포함하고, 탐지 기판(43)에 하나 이상의 가속도 센서(S1, S2), 온도 센서(S3), 속도 센서(S4) 및 작동 제어를 위한 마이크로 칩(MC)이 배치되는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 감속기 작동 상태 진단 시스템. - 삭제
- 청구항 1에 있어서, 환경 정보를 탐지하는 환경 정보 모듈(35); 환경 정보 모듈(35)의 정보를 수신하는 데이터 수집 모듈(36); 및 데이터 수집 모듈(36)과 통신 가능하도록 철도 차량(T)에 설치된 적어도 하나의 중계기(31_1 내지 31_N)를 더 포함하고,
데이터 수집 모듈(36)은 메모리(16)에 저장된 탐지 정보 및 환경 정보를 동기화를 하여 데이터 수집 모듈(36)로 전송하는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 감속기 작동 상태 진단 시스템. - 삭제
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