KR20060023817A

KR20060023817A - 자기부상열차의 시험장치

Info

Publication number: KR20060023817A
Application number: KR1020040072697A
Authority: KR
Inventors: 성호경; 김동성; 조흥재; 유문환; 김봉섭; 이종민
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2004-09-10
Filing date: 2004-09-10
Publication date: 2006-03-15
Also published as: WO2006028320A1

Abstract

본 발명은 자기부상열차의 실제 운행상태를 시험하기 위한 최적의 구성을 구현하여, 운행시험시 얻어지는 각종 데이터를 가장 이상적인 결과치로 손쉽게 획득할 수 있도록 한 자기부상열차의 시험장치에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은, 운행될 궤도로 레일이 형성되며, 레일의 하측에 다수개의 컬럼이 결합되어 운행될 높이를 설정하는 궤도부와; 상기 레일 상에서 부상하여 레일의 궤도를 따라 주행하는 대차가 레일과 결합되고, 대차의 상측에 자기부상열차의 형태로 외장이 형성된 차체가 결합된 차량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 자기부상열차의 시험장치을 제공한다.

자기부상열차, 자기부상열차의 시험장치

Description

자기부상열차의 시험장치{TESTING SYSTEM FOR MAGNETIC LEVITATION TRAIN}

도 1은 본 발명에 의한 자기부상열차의 시험장치의 정면도.

도 2는 본 발명에 의한 자기부상열차의 시험장치의 측면도.

도 3은 본 발명에 의한 자기부상열차의 시험장치의 레일부 평면도.

도 4는 본 발명에 의한 자기부상열차의 시험장치의 레일부 정면도.

도 5는 본 발명에 의한 자기부상열차의 시험장치의 레일부 측단면도.

도 6은 본 발명에 의한 자기부상열차의 시험장치의 대차부 정면도.

도 7은 본 발명에 의한 자기부상열차의 시험장치의 대차부 평면도.

도 8은 본 발명에 의한 자기부상열차의 시험장치의 대차부 측면도.

도 9는 본 발명에 의한 자기부상열차의 시험장치의 제어부 블록도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 궤도부 11: 레일

12: 컬럼 13: 레일몸체

14: 가이드레일 15: 전원레일

16: 리액션 플레이트 20: 차량부

30: 대차 31: 메인프레임

32: 부상기구부 33: 주행기구부

34: 팬터크래프 37: 랜딩롤러

38: 가이드롤러 50: 제어기구부

51: 전원공급부 52: 검출부

53: 제어부 54: 구동부

본 발명은 자기부상열차의 시험장치에 관한 것으로써, 자기부상열차의 실제 운행상태를 시험하기 위한 최적의 구성을 구현하여, 운행시험시 얻어지는 각종 데이터를 가장 이상적인 결과치로 손쉽게 획득할 수 있도록 한 것이다.

자기부상열차는 열차가 자기력으로 궤도에서 일정 높이 떠올라 주행하는 것이며, 열차가 궤도에 접촉되지 않기 때문에 소음, 진동을 최소화하고, 각 부재와의 마찰 발생이 배제되어 고속주행이 가능하도록 한 철도이다.

이와 같은 자기부상열차는 소음, 진동의 최소화 및 고속주행 등의 잇점에 의해 차세대 교통수단으로 급부상하고 있으며, 이에 따라 보다 안정적인 운행을 위해 많은 연구개발이 거듭되고 있는 실정이다.

특히, 상기된 자기부상열차는 아직까지 교통수단으로의 대중화가 실현되지 못하고 있는 실정이고, 열차 및 궤도의 제작에 상당한 경제적/시간적 부담이 발생되기 때문에 많은 자기부상열차의 시험장치이 제작되어 시험에 되고 있으며, 이러한 자기부상열차의 시험장치은 주로 부상, 주행, 제어별로 각각 구분된 장치가 대부분이다.

따라서, 상기 자기부상열차의 운행시험에 대한 전체적인 시뮬레이션을 수행하기 위해서는 부상, 주행, 제어별로 각각 구분된 장치에서 수집된 각각의 데이터를 컴퓨터에 입력하고, 이를 연산하여 가상의 결과치를 얻도록 하고 있다.

또한, 상기된 가상의 결과치를 시각화하기 위해서는 가상의 수치에 근거하여 컴퓨터 그래픽 등으로 실체화된 자기부상열차의 운행상태를 모니터 등으로 디스플레이하도록 한 방법이 제공된다.

상기된 것과 같은 종래의 자기부상열차의 시험장치은 자기부상열차의 운행조건이 되는 부상, 주행, 제어별로 각각 여러대를 제작해야 하기 때문에 경제적/시간적 부담이 발생된다.

또한, 각각의 자기부상열차의 시험장치에 의해 얻어진 데이터는 컴퓨터에 의해 가상의 결과치로 획득되기 때문에 실제 자기부상열차의 최적화된 데이터로 적용하기 어려워, 실제 자기부상열차의 모형 운행에 적용한 후, 별도의 데이터 보정을 수행해야 하는 등의 문제점이 발생된다.

본 발명은 상기된 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로써, 자기부상열차의 운행시험에서 종합적으로 요구되는 부상, 주행, 제어구성이 단일의 자기부상열차의 시험장치에 설치되도록 한 구성을 구현하여, 운행시험 데이터가 실제 자기부상열차의 운행데이터에 가장 근접하는 결과치를 획득할 수 있도록 한 자기부상열차의 시험장치을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 아래의 특징을 갖는다.

본 발명은 운행될 궤도로 레일이 형성되며, 레일의 하측에 다수개의 컬럼이 결합되어 운행될 높이를 설정하는 궤도부와; 상기 레일 상에서 부상하여 레일의 궤도를 따라 주행하는 대차가 레일과 결합되고, 대차의 상측에 자기부상열차의 형태로 외장이 형성된 차체가 결합된 차량부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 레일은, 열차의 운행궤도를 따라 각 컬럼을 연결하며 연장되고, 그 상부에 대차를 주행시키기 위한 리액션 플레이트가 장착된 레일몸체와; 상기 레일몸체의 좌, 우측에 결합되고 대차가 부상할 수 있도록 형성되어, 대차의 내측에 위치된 상태로 열차가 진행되는 구간을 안내하는 가이드레일과; 상기 레일몸체의 가이드레일 하부 양측에 설치되어 가이드레일에 안내되어 진행되는 대차로 전원을 공급하는 전원레일로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 대차는, 양측 가이드레일의 외측을 감싸듯이 구비되고, 그 상측 에 차체가 결합된 메인프레임과; 상기 메인프레임 상에서 가이드레일의 하측 대향면에 설치되어 가이드레일과 전자계에 의한 흡입력을 발생시켜 메인프레임를 부상유지하는 부상기구부와; 상기 메인프레임 상에서 레일몸체의 리액션 플레이트 상측 대향면에 설치되어 전자계에 의한 주행력을 발생시키는 주행기구부와; 상기 메인프레임이 가이드레일 상에서 부상된 간격 및 주행되는 속도를 검출하고 이를 제어하기 위해 부상기구부, 주행기구부와 전기적으로 연결된 제어기구부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 상기 특징이 적용된 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 자기부상열차의 시험장치(이하, 자기부상열차의 시험장치)의 정면도, 도 2는 본 발명에 의한 자기부상열차의 시험장치의 측면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 의한 자기부상열차의 시험장치은 궤도부(10), 차량부(20)로 이루어진 기본 구성을 갖는다.

상기 궤도부(10)는 차량부(20)가 운행될 궤도를 형성하며 레일(11)이 구비되며, 레일(11)의 하측에는 레일(11)을 일정한 높이로 유지하기 위한 다수개의 컬럼(12)이 결합되어 차량부(20)가 운행될 높이를 설정하도록 설치된다.

상기 차량부(20)는 레일(11) 상에서 부상하여 레일(11)의 궤도를 따라 주행하는 대차(30)가 레일(11)과 결합되고, 상기 대차(30)의 상측에 자기부상열차의 형태로 외장이 형성된 차체(40)가 결합되어 구성된다.

도 3은 상기 자기부상열차의 시험장치의 궤도부 평면도, 도 4는 상기 자기부상열차의 시험장치의 궤도부 정면도, 도 5는 상기 자기부상열차의 시험장치의 궤도부 확대 측 단면도이다.

도면을 참조하면, 상기 궤도부(10)의 레일(11)은 레일몸체(13), 가이드레일(14), 전원레일(15)로 이루어진다.

상기 레일몸체(13)는 열차의 운행궤도를 따라 각 컬럼(12)을 연결하며 연장되고, 그 상부에 대차(30)를 주행시키기 위한 리액션 플레이트(16)가 장착되며, 상기 리액션 플레이트(16)는 후술될 대차(30)의 주행기구부(33)와 상호 주행작용되도록 하기 위해 주행기구부(33)와 대향되도록 설치된다.

상기 가이드레일(14)은 레일몸체(13)의 좌, 우측에 결합되고 대차(30)가 부상할 수 있도록 형성되어, 대차(30)의 내측에 위치된 상태로 열차가 진행되는 구간을 안내하도록 설치된다.

여기서, 상기 가이드레일(14)은 "∩" 형태로 형성되어, 그 하측이 후술될 대차(30)의 부상기구부(32)와 작용하여 흡인작용이 수행될 수 있도록 설치된다.

상기 전원레일(15)은 레일몸체(13)의 가이드레일(14) 하부 양측에 설치되며 가이드레일(14)에 안내되어 진행되는 대차(30)로 전원을 공급하도록 하는 것이며, 후술될 상기 대차(30)의 팬터그래프(34)를 통해 전원을 공급하기 위해 접촉되도록 설치된다.

도 6은 상기 자기부상열차의 시험장치의 차량부 정면도, 도 7은 상기 자기부상열차의 시험장치의 차량부 평면도, 도 8은 상기 자기부상열차의 시험장치의 차량부 측면도이다.

도면을 참조하면, 상기 차량부(20)는 전술된 것과 같이 대차(30)의 상측에 차체(40)가 결합되어 구성된 것이며, 상기 대차(30)는 메인프레임(31), 부상기구부(32), 주행기구부(33), 제어기구부(50)로 구성된다.

상기 메인프레임(31)은 양측 가이드레일(14)의 외측을 각각 감싸듯이 구비된 하우징(35)과, 상기 양측의 하우징(35)에 양측 단이 고정결합된 연결부재(36)로 구성된다.

여기서, 상기 메인프레임(31)은 가이드레일(14)의 상면과 대향되는 하우징(35)의 부분에 랜딩롤러(37)가 설치되어, 대차(30)가 하강되어 가이드레일(14) 상에 얹혀질 때의 안정된 지지력을 제공한다.

또한, 상기 메인프레임(31)은 가이드레일(14)의 양측면과 대향되는 하우징(35)의 부분에 가이드롤러(38)가 설치되어, 대차(30)가 주행될 때 가이드레일(14) 상에서 충돌(하우징과 가이드레일과의 직접적인 충돌)을 방지하도록 구성된다.

상기 부상기구부(32)는 각 하우징(35)의 가이드레일(14) 하면과 대향되는 하측에 설치되어 가이드레일(14)과 전자계에 의한 흡인력을 발생시켜 메인프레임(31)를 부상유지하는 전자기 부상회로(보다 구체적으로 전자석)이다.

상기 주행기구부(33)는 연결부재(36) 중 리액션 플레이트(16) 상측 대향면에 설치되어 전자계에 의한 주행력을 발생시키는 선형유도전동기이다.

도 9는 상기 제어기구부의 구성을 나타낸 블록도이다.

도면을 참조하면, 상기 제어기구부(50)는 상기 메인프레임(31)이 가이드레일(14) 상에서 부상된 간격 및 주행되는 속도를 검출하고 이를 제어하기 위해 부상기구부(32), 주행기구부(33)와 전기적으로 연결되어 구성된다.

보다 구체적으로, 상기 제어기구부(50)는 전원공급부(51), 검출부(52), 제어부(53), 구동부(54)로 구성된다.

상기 전원공급부(51)는 외부에서 공급되는 전원을 인가받아 이를 각 구성(대차, 레일)에서 요구하는 상태의 전원(직류/교류, 전류, 전압)으로 변환하여 공급하는 파워서플라이로 구비된다.

상기 검출부(52)는 전원공급부(51)에 의해 공급된 전원에 의해 대차(30)가 레일(11) 상에서 부상된 공극을 검출하기 위한 간격센싱회로(55)와, 대차(30)가 레일(11) 상에서 주행하는 속도를 감지하여 검출하기 위한 가속도센싱회로(56)로 구성된다.

상기 제어부(53)는 검출된 공극, 속도의 데이터를 입력받아 미리 설정되어 메모리된 대차(30)의 공극과 속도(이하, 설정치)를 비교하여, 대차(30)와 레일(11)과의 공극과 주행속도가 설정치 미만 또는 초과할 때, 이를 환산하여 보정데이터를 생성하는 마이크로 프로세서 등의 제어회로이다.

상기 구동부(54)는 제어부(53)의 보정데이터를 입력받아 대차(30)의 부상기구부(32)와 주행기구부(33)를 구동시키는 구동드라이브 회로로 구성된다.

여기서, 상기 구동부(54)는 제어부(53)의 보정데이터에 의해 부상기구부(32)와 주행기구부(33)로 입력되는 전원을 가감하여 부상기구부(32), 주행기구부(33)의 자력세기를 조절하기 위한 회로로 구현된다.

상기된 것과 같은 본 발명에 의한 자기부상열차의 시험장치은 전원이 전원공급부를 통해 전달되면, 우선, 부상기구부(32)가 구동되어 대차(30)가 레일(11) 상에서 설정된 높이로 부상하게 되며, 이 상태에서 주행기구부(33)가 구동되어 대차(30)가 궤도부(10)의 레일(11)을 따라 운행을 개시하게 된다.

이 때, 상기 부상기구부(32)는 가이드레일(14)에 대한 흡입력(자기력에 의한)으로 인해 대차(30)를 부상시키게 되며, 이와 같은 부상간격, 즉 공극은 간격센싱회로(52)에 의해 검출되어 제어부(53)에 의해 보다 정확한 공극을 유지하게 된다.

또한, 상기 주행기구부(33)는 리액션 플레이트(16)에 대한 주행력(자기유도에 의한)으로 인해 대차(30)를 목적하는 속도로 주행시키게 되며, 이와 같은 주행속도는 속도센싱회로(56)에 의해 검출되어 제어부(53)에 의해 보다 정확한 목적속도를 유지할 수 있게 된다.

결국, 상기된 자기부상열차의 시험장치은 실제 자기부상열차가 부상하여 주행하는 실제상태를 구현하여, 자기부상열차의 시험장치의 주행시 발생되는 열차 내, 외부의 요인에 대한 운행상태의 데이터를 확보할 수 있게 된다.

이상에서 설명된 것과 같이 본 발명은, 부상, 주행, 제어의 결과 데이터가 단일의 모형에서 종합적으로 얻어지도록 하여, 자기부상열차의 시험장치의 제작에 따른 경비를 절감하는 효과를 얻게 된다.

또한, 상기 결과 데이터를 별도의 취합, 보정없이 실제 자기부상열차의 운행에 적용할 수 있도록 하므로써 데이터 적용에 따른 시간적/경제적 이익이 발생되는 효과를 얻게 된다.

Claims

운행될 궤도로 레일(11)이 형성되며, 레일(11)의 하측에 다수개의 컬럼(12)이 결합되어 운행될 높이를 설정하는 궤도부(10)와;

상기 레일(11) 상에서 부상하여 레일(11)의 궤도를 따라 주행하는 대차(30)가 레일(11)과 결합되고, 대차(30)의 상측에 자기부상열차의 형태로 외장이 형성된 차체(40)가 결합된 차량부(20)로 이루어진 것을 특징으로 하는 자기부상열차의 시험장치.
제 1 항에 있어서, 상기 레일(11)은

열차의 운행궤도를 따라 각 컬럼(12)을 연결하며 연장되고, 그 상부에 대차(30)를 주행시키기 위한 리액션 플레이트(16)가 장착된 레일몸체(13)와;

상기 레일몸체(13)의 좌, 우측에 결합되고 대차(30)가 부상할 수 있도록 형성되어, 대차(30)의 내측에 위치된 상태로 열차가 진행되는 구간을 안내하는 가이드레일(14)과;

상기 레일몸체(13)의 가이드레일(14) 하부 양측에 설치되며, 가이드레일(14)에 안내되어 진행되는 대차(30)로 전원을 공급하는 전원레일(15)로 이루어진 것을 특징으로 하는 자기부상열차의 시험장치.
제 2 항에 있어서, 상기 대차(30)는

양측 가이드레일(14)의 외측을 감싸듯이 구비되고, 그 상측에 차체(40)가 결합된 메인프레임(31)과;

상기 메인프레임(31) 상에서 가이드레일(14)의 하측 대향면에 설치되어 가이드레일(14)과 전자계에 의한 흡입력을 발생시켜 메인프레임(31)를 부상유지하는 부상기구부(32)와;

상기 메인프레임(31) 상에서 레일몸체(13)의 리액션 플레이트(16) 상측 대향면에 설치되어 전자계에 의한 주행력을 발생시키는 주행기구부(33)와;

상기 메인프레임(31)이 가이드레일(14) 상에서 부상된 간격 및 주행되는 속도를 검출하고 이를 제어하기 위해 부상기구부(32), 주행기구부(33)와 전기적으로 연결된 제어기구부(50)로 이루어진 것을 특징으로 하는 자기부상열차의 시험장치.
제 3 항에 있어서, 상기 레일몸체(13)의 전원레일(15)과 대향되는 메인프레임(31)의 하측에는 전원레일(15)과 접촉되어 전원을 공급받는 팬터그래프(34)가 설치된 것을 특징으로 하는 자기부상열차의 시험장치.
제 3 항에 있어서, 상기 메인프레임(31)은

가이드레일(14)의 상측 대향면에 다수의 랜딩롤러(37)가 설치되어 대차(30)의 하강 안착시 지지력을 제공하고, 좌, 우측 가이드레일(14)의 각 외측 대향면에 다수의 가이드롤러(38)가 설치되어 대차(30)의 주행시 궤도의 이탈에 따른 가이드레일(14)과의 충돌을 방지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 자기부상열차의 시험장치.
제 3 항에 있어서, 상기 제어기구부(50)는

상기 대차(30)와 레일(11)로 전원을 공급하는 전원공급부(51)와;

상기 공급된 전원에 의해 대차(30)가 레일(11) 상에서 부상된 공극과, 주행하는 속도를 감지하여 검출하는 검출부(52)와;

상기 검출된 공극, 속도의 데이터를 입력받아 기 설정된 대차(30)의 공극과 속도를 비교하여 대차(30)의 정상적인 운행상태의 데이터를 산출하는 제어부(53)와;

상기 제어부(53)의 데이터를 입력받아 대차(30)의 부상기구부(32)와 주행기구부(33)를 구동시키는 구동부(54)로 이루어진 것을 특징으로 하는 자기부상열차의 시험장치.