한국철도공사 - 철도차량 진동소음 측정 프로그램 개발

Author(s):
김민중 과장 - 한국철도공사 서울철도차량관리단

Industry:
Transportation

Products:
SCXI, LabVIEW, PXI/CompactPCI

The Challenge:
철도차량의 중정비 시행 후, 측정데이터를 수집 관리하여 향후 차량의 안전성 판단의 주요 기준으로 활용하여 과학적 정비시스템 구축에 기여하고자 한다.

The Solution:
DAQ 장비 및 프로그램에 대한 사전지식 부족에 따른 장비설정 및 프로그램 개발에 대한 막연함으로 추진하는데 어려움이 많았으나한국NI 직원 및 NI 웹사이트의 풍부한 자료를 활용하여 장비를 선정할 수 있었고, 보다 이해하기 쉽도록 LabVIEW 멤버쉽 프로그램 교육을 이수하여 프로그램 개발에 완료할 수 있게 되었다.

요약 :
철도차량의 중정비 시행 후, 주행시험기 내에 철도차량을 안착하여 주행시험 시 진동소음을 측정하고, 상업 운전 시행 전에 용산⇔평택간 시운전 시 객실 및 대차(차륜 조립체)에 가속도계, 마이크로폰을 설치하여 진동소음을 정량적으로 평가하고, 측정데이터를 수집 관리하여 향후 차량의 안전성 판단의 주요 기준으로 활용하여 과학적 정비시스템 구축에 기여하고자 한다.

개발 배경 :
1. 한국철도공사 서울 철도차량 관리단은 101년의 오랜 역사와 전통을 지닌 기업으로 2005년 철도청에서 정부투자기관인 공사로 발족함에 따라 인간중심의 Humanism 근무환경 구축, 기본과 원칙을 기초하는 혁신적 Green 정비문화 구축, 무결점 차량정비를 통한 고객감동 실현이라는 경영방침을 제시하여 경영혁신 및 업무혁신을 위한 전 직원의 마인드 함양과 업무능력 향상을 위한 다양한 프로그램 개발 및 적극적 지원해오고 있다. 이에 서울 철도차량 관리단은 철도차량 중정비 후, 승객의 승차감을 정량적으로 평가하기 위하여 시운전 구간 동안 100M를 나누어 이 구간에서 최대치의 전진폭(Peak to Peak)을 취하여 그때의 속도를 읽고 이를 같은 속도 별로 모아서 평균을 구하고, 그 데이터를 수집 관리하여 향후 차량의 안전성 판단의 주요 기준으로 활용하고자 한다.

2. DAQ 장비 및 프로그램에 대한 사전지식 부족에 따른 장비설정 및 프로그램 개발에 대한 막연함으로 추진하는데 어려움이 많았으나, 철도기술연구원 및 KTX 시운전시 추진한 사례를 벤치마킹하고, 한국NI 직원 및 NI 웹사이트의 풍부한 자료를 활용하여 장비를 선정할 수 있었고, 보다 이해하기 쉽도록 LabVIEW 멤버쉽 프로그램 교육을 이수하여 프로그램 개발에 완료할 수 있게 되었다.

본론 :
철도차량 객실 및 대차에 3축 가속도계(8795A50 ICP Accelerometer)를 부착하여 횡진동, 종진동 가속도 값을 수집하고, 철도차량 내 안티스키드센서에서 발생하는 7V 펄스파로 주파수를 측정하여 속도 값을 취득하여 운전구간 동안 100M를 나누어 이 구간에서 최대치의 전진폭(Peak to Peak)을 취하여 그때의 속도를 읽고 이를 같은 속도 별로 모아서 평균하여 구하도록 하였다.
이와 같은 데이터는 시험 완료되면 그래프로 현시되고, 또한, Excel 그래프로 자동 링크되어 사용자가 보고서 작성 등 쉽게 사용할 수 있도록 하였으며, txt 파일로 저장되어 수치적으로 확인할 수 있어 KS 및 관련 서적에서 정하는 진동 값을 비교하여 양부를 판단할 수 있도록 하였다.

그림 1. 철도 차량 진동 측정 시험의 메인 화면

 

그림 2. 진동 가속도 값 수집

그림 3. 프로그램의 블록다이어그램

결론 및 솔루션 개발 후 얻게 된 이점 :
기존에는 철도차량 시운전 시 숙련된 작업자의 노하우와 경험 및 엔진이음, 부가적인 사항 등으로 차량의 진동 및 소음을 파악하였으나, 위와 같이 정밀센서 및 수집장비로서 정량적인 평가를 도모할 수 있었고, 사용자가 쉽게 데이터를 수집, 저장, 관리 할 수 있도록 하였다.
향후 철도차량 축상 베어링의 발열에 관한 데이터를 수집할 계획이며, 여러 분야의 시험장비 시험에 대한 프로그램에 접목할 계획을 갖고 있다.

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김민중 과장
한국철도공사 서울철도차량관리단

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