무선 통신을 이용한 철도차량 감속기 모니터링 시스템 개발

초록

철도차량용 동력전달장치(감속구동장치)는 모터의 회전력을 차축에 전달하기 위하여 모터와 차축 사이에 설치되어 있으며, 차량의 구조 및 형식에 따라 동력전달장치의 구조도 달라진다. 동력전달장치 주요 부품에 손상이 발생하면 차량 안전 운행에 큰 영향을 미치므로 수년 전부터 손상 방지 및 진단에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구는 LoRa 통신을 이용하여 철도차량 감속기의 온도 및 진동 상태를 모니터링하고 이상 상태를 진단하기 위한 시스템 개발에 대한 내용이다. 개발 진단시스템은 감속기의 진동, 온도를 측정하고 진단할 수 있도록 하고, 최대 속도 400 km/h 까지 적용 가능하도록 하였다. 주요특징으로는 측정 항목에 따른 모듈화를 통하여 쉽게 분리, 업그레이드가 가능하고, 감속기 주요부위의 온도, 진동 데이터를 측정한 후 무선으로 데이터를 서버에 전송하여 차체와 대차 간의 배선을 최소화하였다. 감속기가 설치된 대차에 센서 노드가 설치되고 서버가 설치된 전부(前部) 차량에서 모든 데이터를 취합하여 이상 여부를 표시한다. 하나의 대차에 온도 및 진동 센서와 연결된 센서 노드는 8개의 온도 데이터와 2개의 진동데이터를 모니터링 할 수 있도록 하였고, 대차 하나당 한 개의 센서 노드가 적용된다. 시험실 시험을 통하여 개발된 시제품의 성능을 검증하였고, 주행성능시험기에서 실물 차량 감속기에 적용하여 시제품 적용 가능성을 확인하였다.