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규종 손
5 years ago
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1 2015 년도한국철도학회춘계학술대회논문집 KSR2015S222 도시철도신호설비용계전기접점특성에관한연구 A Study on the Characteristic of Relay Contact for Urban Railway Signaling System 최덕수 *, 최규형 *, 김경화 * Deok Soo Choi *, Kyu Hyoung Choi *, Kyeong Hwa Kim * Abstract In urban railway systems operating normal and express train at the same time, the number of switching in the switch machine is even more than the operation in four-track line. A relay for the switch machine is often burned due to arc that is produced by repetitive contact configuration and fails to contact. To improve the punctuality and safety side which is the main advantage of railway systems, this study deals with the characteristic of relay contact for urban railway signaling system, which guarantees the continuity in railway operations by replacing the relay before the fault occurs. Keywords : Switch machine, Relay, Signaling, Punctuality, Chattering 초록도시철도복선에서의완 급행열차운영시선로전환기의전환횟수는복복선에서의운영시보다많다. 따라서선로전환기용계전기는반복적인접점구성시발생하는아크로인해그을림의발생이많고, 채터링이잦아접점구성에실패하기도한다. 본연구는선로전환기용계전기에고장이발생하기전에교체하여철도운영에연속성을가지며철도의장점인정시성과안전측동작을향상하기위한기법을다룬다. 즉, 도시철도선로전환기용계전기가고장없이제역할을연속적으로수행할수있도록계전기의접점특성에관한연구를수행한다. 주요어 : 선로전환기, 계전기, 신호, 정시성, 채터링 1. 서론최근도시철도의이용객증가로도시철도의정시성은나날이강조되고있고, 그중도시철도의신호설비는매우중요한부분의하나이다. 도시철도의운행은연속적이며정확하게이루어져야하며선로전환기는복선에서의완 급행열차운행에필수적인요소이다. 선로전환기용제어계전기 (WR) 를반복적으로오랜기간사용하다보면접점구성이이루어지는시간이늦어지거나채터링의발생으로계전기자체의수명이줄어들고주변전자장비에악영향을끼치게된다. 이러한이유로계전기의수명을예측하기위한분석및신뢰도해석 [1] 과효율적인유지관리방안 [2] 에대한연구가수행된바있다. 본논문에서는선로전환기의전환횟수에따른제어계전기의접점구성시간이나채터링에관한연구 [3] 를수행하여효율적인예방정비및유지보수를할수있도록한다. 교신저자 : 서울과학기술대학철도전문대학원철도전기신호공학과 (k2h1@seoultech.ac.kr) * 서울과학기술대학철도전문대학원철도전기신호공학과

2. 본론 2.1 선로전환기내부제어계전기 2.1.1 선로전환기레일을달리는열차는자동차처럼별도의조향장치가없어본선에서측선으로진로를변경하는것처럼한선로에서다른선로로분기하기위하여설치한레일위의설비를분기기라한다. 이를행하는것이 Fig.

선로전환기는관제에모설비에서진로변경을위한레일의전환제어명령이내려오면이를제어계전기접점을지나전동기로전달되어전동기가작동하며텅레일을전환한다. 전환이완료되면위의표시정보를동작계통에의해모설비로전송하여관제사나취급자가표시상태를확인하는것으로동작이마무리된다. Fig. 1 선로전환기 Fig.

2 2. 본론 2.1 선로전환기내부제어계전기 선로전환기레일을달리는열차는자동차처럼별도의조향장치가없어본선에서측선으로진로를변경하는것처럼한선로에서다른선로로분기하기위하여설치한레일위의설비를분기기라한다. 이를행하는것이 Fig. 1은선로전환기 (Switch machine) 이며, 그내부구조는 Fig. 2와같다. 선로전환기 [4] 의고장이발생하면그고장이크든작든열차지연이발생할가능성이크다. 그만큼유지보수적인측면에서신뢰성이중요한장비이다. 선로전환기는관제에모설비에서진로변경을위한레일의전환제어명령이내려오면이를제어계전기접점을지나전동기로전달되어전동기가작동하며텅레일을전환한다. 전환이완료되면위의표시정보를동작계통에의해모설비로전송하여관제사나취급자가표시상태를확인하는것으로동작이마무리된다. Fig. 1 선로전환기 Fig. 2 선로전환기내부구조 (NS-AM 형 ) 선로전환기용제어계전기 Table 1 제어계전기제원 전압전류 Coil 저항접점접점재질 DC 24V 120mA 이하 200Ω 전동기회로용 ( 중접점 6A) NR2 NR4 표시회로용 ( 경접점 1.5A) NR2 가동접점고정접점 Ag-Ag( 순은 ) 제어계전기는선로전환기내부에삽입형으로설치되어있고코일에전류가흐르면전자석으로접점전환을하게된다. 일단접점이구성되면전원공급이끊어져도영구자석때문

에원래의접점을유지하는특성을가지게되며제원은 Table 1에나타나있다. NCR로이루어진 4가지접점중에두접점은회로제어기 (KR) 로나머지두접점은전동기회로용으로구성된다. Fig. 3은선로전환기의정 반위취급에따른제어계전기의접점구성이다. 정위상태에서는 Fig. 4와같은방향으로접점이구성된다 Fig. 3 정 반위취급에따른제어계전기의접점구성 Fig.

3 에원래의접점을유지하는특성을가지게되며제원은 Table 1에나타나있다. NCR로이루어진 4가지접점중에두접점은회로제어기 (KR) 로나머지두접점은전동기회로용으로구성된다. Fig. 3은선로전환기의정 반위취급에따른제어계전기의접점구성이다. 정위상태에서는 Fig. 4와같은방향으로접점이구성된다 Fig. 3 정 반위취급에따른제어계전기의접점구성 Fig. 4 제어계전기정위전환시접점 제어계전기점접구성시간측정선로전환기를오랫동안사용하거나전환횟수가많은경우제어계전기에 DC 24V 전원이공급되었을때여러번의접점구성으로인해탄매가생기거나기타의요인에의해계전기전환횟수에따라접점구성이정상적으로완료되기까지의시간이차이가난다. 본연구에서는실험군을새제품, 20만 ~30만회, 30만 ~40만회, 40만회이상군으로나누어제어계전기의접점구성시간과채터링시간값을측정했다. Table 1의제원을가지고있는계전기접점을 24[V] DC Power Supply로전원을공급하여차트레코더 (DL 750P) 로실험을하였고, 실험결과는 Fig. 5와같이나타났다. [5]

접점구성시간 0.0589[sec] 접점구성시간 0.1156[sec] 24[v] 24[v] 채터링시간 0.0094[sec] ldtl k 채터링시간 0.0228[sec] ldtl k Fig. 5 제어계전기접점구성및채터링시간측정 ( 왼쪽 : 새제품, 오른쪽 : 40 만회이상전환 ) 2.2 제어계전기접점구성시간및채터링분석 2.2.1 제어계전기전환횟수에따른접점구성및채터링시간분석선로전환기의정 / 반위전환시소요시간은약 6초이다.

4 접점구성시간 [sec] 접점구성시간 [sec] 24[v] 24[v] 채터링시간 [sec] ldtl k 채터링시간 [sec] ldtl k Fig. 5 제어계전기접점구성및채터링시간측정 ( 왼쪽 : 새제품, 오른쪽 : 40 만회이상전환 ) 2.2 제어계전기접점구성시간및채터링분석 제어계전기전환횟수에따른접점구성및채터링시간분석선로전환기의정 / 반위전환시소요시간은약 6초이다. 전환시간이 6초이고제어정보, 표시정보및연동장치처리시간등을다고려하여 8~10초를총전환시간이라고본다. 서울 9호선에는연동장치에서제어요청된선로전환기에대해서주어진시간 ( 선로전환기구동시간 ) 안에전환이정상적으로완료되었다는표시정보를받지못하면, 선로전환기에공급되는전원을차단하는데이시간은 10초이다. 선로전환기전환시간은안전성면에서매우중요하므로제한된시간에반드시전환을완료해야한다. 계전기접점의채터링은접점이불규칙하게열리거나닫힘이불규칙하게반복되는바람직하지않은현상이며, 채터링진동 (Chattering vibration) 이라고도한다. 채터링이발생하는시간이길어지면제품이나회로의수명이줄어들고오동작이일어날가능성이높아진다. Fig. 6은전환횟수에따른접점구성및채터링특성을나타내는실험결과를나타낸다. 접점구성특성그래프는전환횟수와비례하여나타났으며채터링특성그래프에서는예외적인시험군이있었지만, 전환횟수와비례하는결과를주었다.

5 Fig. 6 전환횟수에따른접점구성및채터링특성그래프 ( 왼쪽 : 접점구성시간, 오른쪽 : 채터링 ) 3. 결론 본논문은선로전환기용제어계전기의전환횟수에따라새제품, 20만 ~30만회, 30만 ~40 만회, 40만회이상순으로접점구성및채터링시간을측정하였다. 그결과, 접점구성완료시간의경우에는전환횟수와접점구성까지걸리는시간이전환횟수와비례하여증가하였고, 채터링이발생한시간도대체로전환횟수와비례하였으나 20만D, 20만E, 20만F, 30만K, 30만L 및 30만O의 6개실험군에서는새제품과채터링시간이비슷한것을확인할수있었다. 도시철도신호설비용제어계전기는열차의진로를구성하는데없어서는안될장비중하나이다. 그러므로선로전환기의장애발생은열차지연이나탈선등의여러가지나쁜결과를초래하게된다. 선로전환기의유지보수를하는데있어서제어계전기의교체시기는결정하기어려운사안으로제조사에서제시하는유지보수소모부품수명을적용하여교체한다면장애발생확률이낮아진다. 하지만유지보수를하는운영기관에서는좀더효율적이고경제적인방법을모색해야한다. 제어계전기의수명에관한구체적인기준을뒷받침하는자료는미비한실정이다. 앞으로본연구에서측정한실험값과추후이루어질이와비슷한연구를바탕으로선로전환기의내부제어계전기의내구연한및전환횟수에따른새로운교체기준을정하는연구가필요하다. 참고문헌 [1] Kun-young Shin, Jung-Geon Ji, Jae-Hyun Han,Duk-Gyu Lee, et al(2011) Life Analysis and Reliability Prediction of Micro Switches based on Life Prediction Method, 2011 spring conference of the Korean society for railway, the Korean society for railway, pp [2] Se-Kyum Kim, Jeong-Seo Koo, Hyung-Sik Chu, Jeong-Mo Lee, et al(2013) A Study on Effective Maintanance Plan by Life Prediction for Relays of AREX s EMU, 2013 autumn conference of the Korean society for railway, the Korean society for railway, pp

6 [3] Sam-Jun Seo, Dong-Won Kim, Gwi-Tae Park(2004), Design of Adaptive Fuzzy Sliding Mode Controller for Chattering Reduction, 2004 Journal of fuzzy logic and intelligent systems, v.14 no.6, 2004, pp [4] Hyo-Sun Moon, Kyu-Hyoung Choi(2012) A Study on the RCM Approach to Renewing Management System of Metro Signaling, 2012 autumn conference of the Korean society for railway, the Korean society for railway, pp [5] Hee-Dae Kim, Sung-Il Lee(2012) A Study on the Material Characteristics of Contacts on Bias Track Relay, Journal of the Korean society for railway, the Korean society for railway, pp

DBPIA-NURIMEDIA

DBPIA-NURIMEDIA 한국소음진동공학회 2015추계학술대회논문집년 Study of Noise Pattern and Psycho-acoustics Characteristic of Household Refrigerator * * ** ** Kyung-Soo Kong, Dae-Sik Shin, Weui-Bong Jeong, Tae-Hoon Kim and Se-Jin Ahn Key Words