KR20070008887A

KR20070008887A - 차량의 윤중 측정장치

Info

Publication number: KR20070008887A
Application number: KR1020050062765A
Authority: KR
Inventors: 김봉택
Original assignee: 샬롬엔지니어링 주식회사; 김봉택
Priority date: 2005-07-12
Filing date: 2005-07-12
Publication date: 2007-01-18

Abstract

본 발명은 레일위에 설치되는 차량의 윤중 측정장치에 관한 것으로서, 내측레일 및 외측레일에 설치되며, 통과하는 각 차량의 윤중값을 측정하는 다수의 기울기 게이지와, 각 기울기 게이지로부터 측정된 윤중 데이터를 전송하는 전송부와, 전송부와 연결되어 전달받은 윤중 데이터를 기 설정된 기준 윤중 데이터과 상호 비교처리한 후, 윤중비의 적정여부를 판단하는 데이터 처리장치로 구성되므로, 철로 등에 설치하여 차량의 전단 변형량을 측정하고, 차량의 기준 기울기 값과 이에 대응하는 전단 변형량값을 비교한 값을 이용하여 차량의 윤중비를 측정하여 윤중비가 과도하게 불균형을 이루는 것을 사전에 측정하여 예방할 수 있는 효과가 있다.

차량, 윤중비, 측정장치, 철도, 고유번호, 철로,

Description

차량의 윤중 측정장치{APPARATUS FOR MEASURING VEHICLE WHEEL WEIGHT}

도 1은 일반적인 철도차량의 바퀴와 바퀴가 미치는 힘의 방향을 개략적으로 나타낸 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 차량의 윤중 측정장치의 구성을 나타낸 블록 구성도.

도 3은 본 발명의 도 2에 따른 선로에 기울기 게이지를 설치한 상태를 나타낸 정면도.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 내측레일에 설치된 기울기 게이지의 연결 상태를 나타낸 회로도.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 데이터처리장치에서 윤중비를 나타내기 위한 그래프의 일실시예.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 : 기울기 게이지

20 : 내측레일 30 : 외측레일

40 : RF수신안테나 50 : 브릿지박스

60 : 데이터처리장치

본 발명은 차량의 윤중비(輪重庇) 측정장치에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 차량의 기울기를 측정하여 측정값을 이용하여 차량의 윤중비를 측정하는 차량의 윤중비 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 철도 사고는 충돌 및 탈선에 의한 사고가 가장 위험하다. 그러나, 충돌 사고는 제어 시스템의 발달로 인하여 그 사고의 위험성이 거의 없다고 하여도 무방할 정도로 제어 시스템의 오류로 인한 철도 등의 충돌 사고는 전무하다고 하여도 무방하다.

그러나, 지난 2000년 3월 18일에 히비야(日比谷)선에서 발생한 열차 탈선충돌사고는 5명이 사망하고 63명이 부상하는 일본의 철도역사상 기록될 만한 뼈아픈 사고였다. 이 사고의 결과는 충돌로 인한 사고였지만, 그 이전에 열차 탈선이 발생하여 이로 인하여 충돌이 발생하게 되었다.

사고 이후에 그 사고 원인에 대하여 분석했기 때문에 정확한 사고의 원인을 알기는 어렵다. 하지만, 메이커가 제조시에 했던 윤중 측정의 데이터에서 해당 차량의 제1축 우측 차륜의 정지 윤중비는 0.90, 제4축 좌측 차륜의 정지 윤중비는 0.79로 이 차량은 대각선으로 언밸러스를 지니고 있었을 가능성이 있다.

더구나, 해당 차량은 사용 후에 윤중의 측정 및 조정이 행해지지 않았다. 또한 사고 발생 후 차량에 대한 정지 윤중의 측정을 한 바, 가장 큰 언밸런스는 정지 윤중비 0.71로 전 편성 중에서 1.4%인 차축은 정지 윤중비 0.80을 밑도는 큰 언밸런스를 지니고 있었다. 이상의 점으로부터 탈선한 차량은 심한 정지 윤중의 언밸런스를 일으켰을 가능성이 있다고 추측된다. 현장 주행 실험 및 영업차의 측정 결과에 의하면 정지 윤중은 언밸런스에 따라 외궤측 차륜의 윤중이 적은 차량일수록 탈선 계수가 커짐이 관측되었다. 즉, 차량의 윤중비의 언밸런스(unbalence)가 가장 큰 탈선의 원인을 제공한 것으로 추측된다.

철도산업은 운송의 큰 부분을 차지하는 기간 산업으로서 아무리 경미한 사고라 하여도 사고가 발생하는 경우 각종 기타 산업에 큰 영향을 주게 되는 중요한 산업분야이며, 이에 따라 차량의 윤중비를 측정하고 이를 안전운행에 참고 자료로 사용하여야만 할 필요가 있다.

도 1은 일반적인 철도차량의 바퀴와 바퀴가 미치는 힘의 방향을 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 1을 참조하여 보면, 윤중비란 내측과 외측의 바퀴에 미치는 평균 윤중에 대한 언밸런스 윤중의 비를 의미한다. 그 식은 다음의 수학식 1과 같이 나타내어 진다.

전술한 윤중비는 10% 이내로 하는 것이 바람직하다. 참고로 전술한 수학식1에서 대문자 S는 곱하기(x)를 나타낸다(수학식에서 X를 표시하면 대문자 S로 나타 나는 오류가 있습니다.).

또한, 이와 같은 탈선을 방지하기 위하여 곡선 주행로에 있어서는 칸트 공법으로 철로를 설계하는 것이 일반적이다. 회전시 안정성을 갖기 위하여 이와 같이 제작하였지만, 설정된 칸트보다 낮은 저속으로 운행하게 되는 경우에는 내측의 윤중을 나타내는 P1이 급격하게 상승하게 되고, 그에 반하여 P2는 급격하게 하락하여 윤중비가 급격하게 상승하여 탈선의 위험이 높아지게 되는 것이다.

따라서, 이와 같이 철로의 중간에 또는 시험 장비로서의 윤중을 측정할 수 있는 장비가 필요한 것이다.

따라서, 본 발명은 전술한 문제점은 해결하고 전술한 필요성을 충족시키기 위하여 안출한 것으로서, 철로 등에 설치하여 차량의 기울기를 측정하고, 차량의 기준 기울기 값과 이의 기울기 값을 비교한 값을 이용하여 차량의 윤중비를 측정하는 차량의 윤중비 측정장치를 제공하는 데에 그 목적이 있는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 곡선을 저속으로 운전하는 경우에 발생할 수 있는 탈선 등의 사고를 예방하기 위하여 윤중비를 정기적으로 측정하고 규정치 이상의 언밸런스가 발생하는 경우에는 언밸런스를 교정할 수 있도록 한 차량의 윤중비 측정장치를 제공하는 데에 있는 것이다.

본 발명은 레일위에 설치되는 차량의 윤중 측정장치에 관한 것으로서, 내측레일 및 외측레일에 설치되며, 통과하는 각 차량의 윤중값을 측정하는 다수의 기울기 게이지와, 각 기울기 게이지로부터 측정된 윤중 데이터를 전송하는 전송부와, 전송부와 연결되어 전달받은 윤중 데이터를 기 설정된 기준 윤중 데이터과 상호 비교처리한 후, 윤중비의 적정여부를 판단하는 데이터 처리장치로 구성된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대하여 보다 상세하게 기술하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 차량의 윤중 측정장치의 구성을 나타낸 블록 구성도이며, 도 3은 본 발명의 도 2에 따른 선로에 기울기 게이지를 설치한 상태를 나타낸 정면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하여 보면, 침목과 침목 사이에 각각 침목의 내측레일(20) 각각의 측면에 각각 2개씩, 즉 내측와 외측에 2개씩 기울기 게이지(1, 2, 3, 4)를 설치한다. 즉, 내측레일(20)의 기울기 게이지(1, 2, 3, 4) 4개를 설치하고 내측레일(20)의 다음 침목 블록에도 같은 방식으로 4개의 기울기 게이지(9, 10, 11, 12)를 설치한다. 즉, 모두 내측레일(20)에 8개의 기울기 게이지(1, 2, 3, 4, 9, 10, 11, 12)를 설치한다. 기울기 게이지(1, 2, 3, 4, 9, 10, 11, 12)는 차량의 하중에 의해 전단 변형량을 측정하여 변형량 정보를 생성한다.

그리고, 외측레일(30)에도 내측과 외측에 상기 내측레일(20)에 설치된 기울기 게이지(1, 2, 3, 4)에 대항하여 기울기 게이지(5, 6, 7, 8)를 설치하고, 외측레일(30)의 다음 침목 블록에도 내측레일(20)에 설치된 기울기 게이지(9, 10, 11, 12)에 대항하여 기울기 게이지(13, 14, 15, 16)를 설치한다. 즉, 외측레일(30)에도 모두 8개의 기울기 게이지(5, 6, 7, 8, 13, 14, 15, 16)를 설치한다. 이와 같이 내측레일(20) 및 외측레일(30)에 각각 8개의 기울기 게이지(1, 2, ..., 15, 16)를 설치하면, 차량의 하중에 따라 기울기 게이지(1, 2, ..., 15, 16)가 변형도가 차이가 나게 되고 이를 기울기 게이지(1, 2, ..., 15, 16)가 감지하게 된다. 즉, 측정점은 4개의 측정점이 되며, 각 측정점에 각각 4개의 기울기 게이지들(1, 2, ..., 15, 16)이 설치된다. 기울기 게이지(5, 6, 7, 8, 13, 14, 15, 16)도 차량의 하중에 의해 전단 변형량을 측정하여 변형량 정보를 생성한다.

이 때, 16개의 모든 기울기 게이지(1, 2, ..., 15, 16)는 차량 자체에서 나오는 물과 비 등에 내구성을 갖도록 방수처리하여 구성한다.

그리고, 16개의 기울기 게이지(1, 2, ..., 15, 16), 즉 4개의 측정점으로부터 입력된 변형량 정보를 전달하는 선로는 내측레일(20) 및 외측레일(30)이 영향을 주지 않는 지하로 매설하여 차량으로부터 안전하게 구성한다. 선로는 브릿지박스(50)를 통과하여 데이터처리장치(60)에 연결된다.

그리고, 데이터처리장치(60)는 차량에 대한 정보를 입수하기 위하여 RF수신안테나(40)와 연결되어 있다. 차량에 대한 정보는 객차 또는 짐차인 경우 각 량별로 모두 4자의 숫자로 된 고유번호를 갖는다. 고유번호에 대한 정보는 차량의 앞부분의 측면에 태크에 저장되어 있다. 차량의 태그에 내장된 차량의 고유번호 정보는 RF수신안테나(40)가 수신한다. RF수신안테나(40)는 차량의 고유번호 정보를 수신하면 클럭펄스를 발생시키고, 클럭펄스와 클럭펄스 사이에 기울기 게이지(1, 2, ..., 15, 16)에서 측정된 변형량 정보를 브릿지박스(50)로 전송한다. 다시 다음차량에서 클럭펄스가 발생되면, 그 사이에 기울기 게이지(1, 2, ..., 15, 16)에서 측정된 변형량 정보를 다시 브릿지박스(50)로 전송한다. 이 때, RF수신안테나는 RFID와 같은 장비로부터 출력되는 신호를 받을 수 있으며, 또는 방식이 다른 블루투스(Bluetooth)를 이용한 수신안테나 및 IrDA의 정보를 수신할 수 있는 장치 등으로 대체할 수도 있다.

데이터처리장치(60)는 차량의 고유번호와 고유번호를 갖는 차량에 대응하는 변형량 정보를 브릿지박스(50)로부터 수신하여 륜중을 계산하고 해당 차량의 고유번호와 그에 대응하는 륜중정보를 대응시켜 디스플레이시킨다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 내측레일에 설치된 기울기 게이지의 연결 상태를 나타낸 회로도이다.

도 4를 참조하여 보면, 내측레일(20)에 설치된 기울기 게이지(1, 2, 3, 4, 9, 10, 11, 12)에서 측정된 전단 변형량 정보를 데이터처리장치(60)가 브릿지박스(50)를 통해 수신하여 각 바퀴에 걸리는 하중, 즉 해당 차량의 각 윤중을 계산한다. 이와 같이 계산된 윤중은 각 시간에 따른 하중(ton)으로 나타내어 지며, 각 마주보는 바퀴간에 윤중의 격차가 크면, 즉 윤중의 격차가 10%를 넘어가게 되면 위험한 상태로 판단하게 된다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 데이터처리장치에서 윤중비를 나타내기 위한 그래프의 일실시예이다.

도 5를 참조하여 보면, 일반적인 기차 한 량의 한 축의 바퀴가 4개이고, 따 라서 기차 한 량의 바퀴는 8개라고 간주하면, 도 5에는 총 6량의 기차량이 설치된 기차의 륜중을 측정한 그래프가 된다. 이 때, 백색과 적색으로 나타낸 겹쳐지는 부분의 차이가 큰 경우에는 라이너링 등을 하여 마주보는 바퀴에 걸리는 하중의 비인 윤중비를 낮추어 주도록 한다. 즉 겹쳐지는 부분은 마주보는 바퀴에 걸리는 하중을 나타낸다.

본 발명의 차량 윤중측정장치를 통해 측정된 윤중데이터는 동출원인의 특허등록 제0137390호의 “차량 자동검수 정보관리시스템”에 전송되어 저장 및 관리될 수 있다.

본 발명은 철로 등에 설치하여 차량의 전단 변형량을 측정하고, 차량의 기준 기울기 값과 이에 대응하는 전단 변형량값을 비교한 값을 이용하여 차량의 윤중비를 측정하여 윤중비가 과도하게 불균형을 이루는 것을 사전에 측정하여 예방할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 해당 차량에 대응하는 윤중비를 디스플레이시켜 줌으로써, 이에 대응하는 정비를 할 수 있도록 함으로써 사고의 원인을 제공하는 윤중비 밸런스를 해당 차량에 대응하여 적정 수준으로 유지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims

내측레일 및 외측레일에 설치되며, 통과하는 각 차량의 윤중값을 측정하는 다수의 기울기 게이지와;

상기 각 기울기 게이지로부터 측정된 윤중 데이터를 전송하는 전송부와;

상기 전송부와 연결되어 전송받은 윤중 데이터를 기 설정된 기준 윤중 데이터과 상호 비교처리한 후, 윤중비의 적정여부를 판단하는 데이터 처리장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 윤중 측정장치.
제1항에 있어서,

상기 기울기 게이지는,

침목과 침목 사이에 침목의 상기 내측레일(20)의 내측과 외측으로 각각 2개씩 설치되어 전단 변형량을 측정하고 변형량 정보를 생성하는 4개의 기울기 게이지(1, 2, 3, 4)와;

상기 내측레일(20)의 다음 침목 블록에 설치되며, 내측과 외측에 각각 2개씩 설치되어 전단 변형량을 측정하고 변형량 정보를 생성하는 4개의 기울기 게이지(9, 10, 11, 12)와;

상기 외측레일(30)에 설치되며, 상기 내측레일(20)에 설치된 기울기 게이지(1, 2, 3, 4)에 대항하여 내측과 외측에 설치되어 전단 변형량을 측정하고 변형량 정보를 생성하는 기울기 게이지(5, 6, 7, 8)와;

상기 외측레일(30)의 다음 침목 블록에 설치되며, 상기 내측레일(20)에 설치된 기울기 게이지(9, 10, 11, 12)에 대항하여 내측과 외측에 설치되어 전단 변형량을 측정하고 변형량 정보를 생성하는 기울기 게이지(13, 14, 15, 16)로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 윤중 측정 장치.
제1항에 있어서,

상기 전송부는 차량의 태그에 내장된 차량의 고유번호 정보를 무선으로 수신하고 수신하면 클럭펄스를 발생시키는 RF수신안테나 또는 블루투스(Bluetooth)를 이용한 수신안테나 및 IrDA의 정보를 수신할 수 있는 장치 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 차량 윤중 측정장치.
제 1항에 있어서,

상기 윤중 데이터 처리장치는,

상기 전송부와 연결되어 전달받은 윤중 데이터를 기 설정된 상기 기준 윤중 데이터와 상호 비교처리한 후, 윤중비의 적정여부를 판단하는 판별부와;

해당 차량 고유번호에 해당하는 각종 데이터를 저장하고, 이를 토대로 하여 상기 각 차륜의 윤중 데이터를 해당 차량별 및 차륜에 대응하여 저장하여 관리하는 윤중 데이터 저장부와;

상기 RF수신안테나(40)와 연결되어 상기 차량의 고유번호 정보를 수신하고, 상기 클럭펄스 내에서 발생된 변형량 정보를 수신하여 상기 차량의 고유번호 정보 에 대응하는 차량의 윤중 데이터를 나타내는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 윤중 측정장치.
제1항에 있어서,

상기 차량 고유정보와 그에 대응하는 차량의 윤중정보는 상기 RF수신안테나(40)가 상기 차량의 고유번호 정보를 수신한 이후에 상기 클럭펄스와 그 이후에 발생하는 클럭펄스 내에서 발생된 변형량 정보를 대응하는 차량의 윤중정보로 대응하여 인식하여 동기시키는 것을 특징으로 하는 차량의 윤중 측정장치.
제1항에 있어서,

상기 윤중비 측정 데이터는 기존의 대한민국 특허등록 제0137390호차량 자동검수 정보관리시스템으로 전송되어 저장 및 관리될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 윤중 측정장치.