KR100696982B1

KR100696982B1 - Virtual Slip Simulator

Info

Publication number: KR100696982B1
Application number: KR1020050111859A
Authority: KR
Inventors: 변윤섭; 구동회; 권삼영
Original assignee: 한국철도기술연구원
Priority date: 2005-11-22
Filing date: 2005-11-22
Publication date: 2007-03-20
Anticipated expiration: 2025-11-22

Abstract

본 발명은 가상 공전활주 모의장치에 관한 것으로 특히, 차량의 추진에 필요한 견인력을 발생시키는데 필요한 토크량을 디지털 아날로그 변환기를 통하여 전압 또는 전류신호로 출력하거나 그 량을 디지털 값으로 변환하여 통신케이블로 전송하는 점착력 제어기와; 상기 점착력 제어기로부터 출력되는 견인 전동기 토크 값을 가상의 차량 모의장치에 적용시켜 운전조건에서 선정된 구배, 주행저항, 점착특성에 따른 전동기의 회전속도와 차량의 속도를 계산하여 그 값을 다시 디지털 아날로그 변환기를 통해 전압 또는 전류신호로 변환시켜 상기 점착력 제어기로 전달하는 가상열차 모의 제어기;로 구성한 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a virtual idle running simulator, and in particular, outputs a torque or a signal required to generate the traction force required for the propulsion of the vehicle as a voltage or current signal through a digital-to-analog converter or convert the amount into a digital value to be transmitted to the communication cable An adhesive force controller; By applying the torque value of the traction motor output from the cohesion controller to the virtual vehicle simulator, the motor's rotational speed and the vehicle's speed are calculated according to the gradient, running resistance, and adhesion characteristics selected under the driving conditions. And a virtual train simulation controller converting the voltage or current signal through a converter and transferring the voltage or current signal to the cohesion controller.

따라서, 마찰에 의한 기기의 마모, 소음을 피할 수 있고, 속도 증가에 따른 관성력의 증가로 발생할 수 있는 기기의 위험성을 감소시킬 수 있으며, 프로그램으로 제어하기 때문에 임의의 레일조건 등 어떠한 점착특성도 모의가 가능하고, 서로간의 다양한 점착특성간의 순시적인 변환이 가능하며, 열차의 운행 조건을 고려하기 위한 주행저항, 열차 중량의 변동, 구배조건 등을 고려한 시험이 가능하고, 일반 자동차나 전기 자동차, 열차 등 점착력에 의해 구동되는 모든 경우에 시험 및 적용이 가능함은 물론 병렬로 구동되는 다중 전동기에도 적용시킬 수 있는 것이다.Therefore, the wear and noise of the device due to friction can be avoided, and the risk of the device that can be caused by the increase of the inertia force due to the increase in speed can be reduced. It is possible to convert instantaneously between various adhesive properties between each other, and to test considering driving resistance, variation of train weight, gradient condition, etc. The test and application are possible in all cases driven by the cohesion, and can be applied to multiple motors driven in parallel.

Description

Virtual slip skid simulation device

도 1은 종래 기계적 마찰형 공전활주 모의장치의 구성도.1 is a block diagram of a conventional mechanical friction type idle slide simulator.

도 2는 본 발명 장치의 블록 구성도.2 is a block diagram of an apparatus of the present invention.

도 3은 본 발명 장치 중 가상열차 모의 제어기의 상세 블록 구성도.Figure 3 is a detailed block diagram of a virtual train simulation controller of the present invention.

도 4는 도 3 중 점착계수 산출부의 상세 블록 구성도.4 is a detailed block diagram of an adhesive coefficient calculator in FIG. 3.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1 : 점착력 제어기 2 : 가상열차 모의 제어기1: adhesive force controller 2: virtual train simulation controller

3 : 견인 전동기부 4 : 가상 열차부3: traction motor unit 4: virtual train unit

31 : 제 1 합산기 32 : 관성계수 역수부31: First summer 32: Inertia coefficient inverse part

33 : 제 1 적분기 34 : 회전마찰 계수부33: first integrator 34: rotation friction counter

35 : 분당 회전수 환산부 41 : 선속도 산출부35: revolution number conversion unit 41: linear velocity calculation unit

42, 45 : 제 2 및 제 3 합산기 43 : 점착계수 산출부42, 45: second and third summer 43: adhesion coefficient calculation unit

44 : 곱셈기 46 : 차량질량 역산부44: multiplier 46: vehicle mass inversion unit

47 : 제 2 적분기 48 : 점착토크 지령 산출부47: second integrator 48: adhesive torque command calculation unit

49 : 속도 환산부 50 : 주행 저항력 산출부49: speed conversion unit 50: running resistance calculation unit

51 : 회전속도 환산부 52 : 구배상수 설정부51: rotation speed conversion unit 52: gradient constant setting unit

431 : 스위치 432₁-432n : 운행 조건별 점착계수 산출부431: switch 432 ₁ -432n: adhesive coefficient calculation unit for each operating condition

본 발명은 가상 공전활주 모의장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 점착력을 모의하기 위한 물리적인 마찰력을 사용하지 않아 마찰에 의한 기기의 마모, 소음을 피할 수 있고, 휠을 사용하지 않아 속도 증가에 따른 관성력의 증가로 발생할 수 있는 기기의 위험성을 감소시킬 수 있으며, 또한 전체시험을 컴퓨터상에서 프로그램으로 제어하기 때문에 임의의 레일조건(레일의 습도상태, 결빙상태, 건조상태, 기름의 점착, 기타 이물질의 점착)등 어떠한 점착특성도 모의가 가능하고, 또 점착조건을 프로그램으로 처리함으로 서로간의 다양한 점착특성간의 순시적인 변환이 가능하며, 열차의 운행 조건을 고려하기 위한 주행저항, 열차 중량의 변동, 구배조건 등을 고려한 시험이 가능하고, 일반 자동차나 전기 자동차, 열차 등 점착력에 의해 구동되는 모든 경우에 시험 및 적용이 가능함은 물론 병렬로 구동되는 경우도 프로그램으로 적용 가능하도록 발명한 것이다.The present invention relates to a virtual idle running simulator, and more particularly, to avoid wear and noise of the device due to friction by not using a physical friction force for simulating adhesive force, and an inertia force due to an increase in speed by not using a wheel. It can reduce the risk of equipment that can occur due to the increase of the temperature. Also, because the whole test is controlled by the program on the computer, any rail condition (rail humidity, freezing condition, drying condition, oil adhesion, other foreign matter adhesion) It is possible to simulate any adhesion characteristics, etc., and by processing the adhesion conditions by program, it is possible to instantaneously convert between various adhesion characteristics between each other. It is possible to take the test into consideration, and all driven by adhesive force such as general cars, electric cars, trains, etc. In the case of testing and application as well as being operated in parallel, the invention was invented to be applicable to the program.

일반적으로 바퀴식 구동장치를 이용하여 추진하는 차량(자동차, 철도 등)은 추진 및 제동시 필연적으로 공전 및 활주 현상이 발생한다. In general, a vehicle (car, railroad, etc.) propelled by using a wheel drive device inevitably generates idle and sliding phenomena during propulsion and braking.

이런 현상은 마찰면(바퀴와 노면) 사이의 최대 점착력 이상의 구동력이 가해지면 과도한 공전이 발생하고, 최대 점착력 이하의 제동력에서는 과도한 활주현상이 발생한다. This phenomenon occurs when excessive driving force is applied above the maximum adhesion between the friction surface (wheel and road surface), and excessive sliding occurs when braking force below the maximum adhesion force.

이러한 과도한 공전이나 활주현상은 구동 시스템의 제어특성을 불안정하게 만들고, 접촉부위의 비정상적인 마모를 형성한다. This excessive idle or sliding phenomenon destabilizes the control characteristics of the drive system and results in abnormal wear of the contacts.

또한 이런 현상은 자동차에서는 자동차의 전복이나 회전을 일으켜 차량사고의 집적적인 원인을 제공하며, 시스템의 안전성 및 경제성에 큰 영향을 끼친다. This phenomenon also causes the vehicle to roll over or turn over, providing an integrated cause of vehicle accidents and significantly affecting the safety and economics of the system.

철도 차량에서는 레일과 바퀴의 과도한 손상으로 유지보수 비용을 증가시킬 뿐만 아니라 각각의 시스템이 보유하고 있는 최대의 성능을 발휘하지 못하게 된다. In railcars, excessive damage to rails and wheels not only increases maintenance costs, but also prevents the full performance of each system.

이러한 물리적인 특성을 분석하고 불리한 특성을 극복하기 위한 연구를 위해 공전 및 활주특성을 모의할 수 있는 장치가 개발되어 활용되고 있다. In order to analyze these physical characteristics and to overcome the disadvantageous characteristics, a device capable of simulating idle and sliding characteristics has been developed and utilized.

기존의 모의장치들은 노면과 타이어 또는 레일과 열차바퀴의 점착특성을 모의하기 위한 원형 회전체와 바퀴를 모의하는 회전 바퀴로 구성하여 서로의 마찰 회전을 통하여 점착특성을 모의하고 시험하고 있다.Existing simulation devices consist of a circular rotor to simulate the adhesion characteristics of the road surface, tires or rails and train wheels, and a rotating wheel that simulates the wheels.

즉, 종래의 공전활주 모의장치들은 도 1에 도시한 바와 같이 레일과 휠의 물리적인 점착특성을 만들어 주기 위해 휠 간의 마찰력을 이용하는데, 열차바퀴를 모의한 휠(13)과 레일을 모의한 휠(14)을 각각 제작하여 각각 구동전원 공급부(15)(16)에 의해 그 구동이 제어되는 견인 전동기(11) 및 부하 전동기(12)의 축에 설치하고, 이들을 서로 접촉시켜 점착력을 만들어 주게 된다.That is, conventional idle slide simulators use frictional force between the wheels to create physical adhesion characteristics of the rails and wheels, as shown in FIG. 1, wheels simulating train wheels and wheels simulating rails. 14 are respectively manufactured and mounted on the shafts of the traction motor 11 and the load motor 12 whose driving is controlled by the driving power supply units 15 and 16, respectively, and the adhesive force is brought into contact with each other. .

이러한 기계적 접촉방식을 이용하는 공전활주 모의장치에서는 차량의 무게 변동이나 레일 또는 노면의 다양한 환경 및 상태조건(레일의 습도상태, 결빙상태, 건조상태, 기름의 점착, 기타 이물질의 점착)의 점착특성을 모의 또는 실제 운행 조건을 고려하거나, 순시적으로 점착특성을 변환시켜 시험하는 것이 불가능하다.In the air slide simulator using the mechanical contact method, the adhesion characteristics of the vehicle's weight fluctuation or various environmental and condition conditions (rail humidity, freezing condition, dry state, oil adhesion, and adhesion of foreign matter) on the rail or road surface can be measured. It is not possible to take into account simulated or actual operating conditions or to test the instantaneous conversion of adhesive properties.

또한, 종래의 기계식 마찰형 공전활주 모의장치에서는 젖은 노면 상태를 모의하기 위해 두 휠(13)(14)의 접촉 부위에 물을 살포하는 형식을 취하게 되는데, 이런 형식으로는 실제의 습도분포현상을 유사하게 모의할 수 없을 뿐 아니라, 서로의 점착특성을 순시적으로 변환시키는 것이 불가능하다. In addition, in the conventional mechanical friction type idle slide simulator, in order to simulate wet road conditions, water spray is applied to the contact portions of the two wheels 13 and 14, and in this type, the actual humidity distribution phenomenon. Can not be similarly simulated, and it is impossible to instantaneously convert the adhesion characteristics of each other.

또, 겨울에 발생할 수 있는 결빙상태 등은 겨울에 시험을 수행하지 않으면 모의가 불가능하다. In addition, freezing conditions that can occur in winter cannot be simulated unless the test is performed in winter.

그리고, 모의장치가 물리적인 접촉을 통하여 점착력을 모의하기 때문에 휠 간의 마모, 소음이 발생하며, 회전속도가 높아질수록 휠의 관성력이 커져 기기의 위험성이 높아지고 유지관리 비용이 증가하게 되는 문제점도 있다.In addition, since the simulation device simulates adhesive force through physical contact, wear and noise between wheels occur, and as the rotational speed increases, the inertia force of the wheel increases, thereby increasing the risk of the device and increasing maintenance costs.

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 기존의 방식과 달리 물리적인 접촉을 이용하지 않고 컴퓨터 등으로 구성되는 점착력 제어기와 가상 열차 모의 제어기를 상호 연결하고 실제 전동기와 차량을 전동기 토크 관계식과 차량운동 방정식에 의해 가상으로 구현하되, 차량 운행상태를 프로그램적으로 조합하여 점착력 제어기와 가상 차량의 점착력 및 구동특성을 모의하는 방식을 통해 첫째 마찰에 의한 기기의 마모, 소음을 피할 수 있고, 둘째 휠을 사용 하지 않아 속도 증가에 따른 관성력의 증가로 발생할 수 있는 기기의 위험성을 감소시킬 수 있으며, 셋째 점착특성을 프로그램으로 제어하기 때문에 임의의 레일조건 등 어떠한 점착특성도 모의가 가능하고, 넷째 점착조건을 프로그램으로 처리함으로 서로간의 다양한 점착특성간의 순시적인 변환이 가능하며, 다섯째 열차의 운행 조건을 고려하기 위한 주행저항, 열차 중량의 변동, 구배조건 등을 고려한 시험이 가능하고, 여섯째 일반 자동차나 전기 자동차, 열차 등 점착력에 의해 구동되는 모든 경우에 시험 및 적용이 가능함은 물론 병렬로 구동되는 다중 전동기에도 적용시킬 수 있는 가상 공전활주 모의장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems. Unlike the conventional method, the cohesion controller and the virtual train simulation controller, which are composed of computers and the like, do not use physical contact, and the actual electric motor and the vehicle are connected to each other. The virtual relationship is realized by the torque relation equation and the vehicle motion equation, but by combining the vehicle driving state programmatically, the adhesive force and driving characteristics of the adhesive controller and the virtual vehicle can be simulated. Secondly, it is possible to reduce the risk of equipment that can occur due to the increase of inertia force due to the increase of speed by not using the wheel. Third, because the adhesive property is controlled by program, any adhesive property such as any rail condition can be simulated. Fourth, by applying the program to the conditions of adhesion. The instantaneous conversion between the various adhesion characteristics is possible, and the test considering the driving resistance, the variation of the weight of the train, the gradient conditions, etc. to consider the operating conditions of the fifth train is possible, and the sixth The objective is to provide a virtual idle run simulator that can be tested and applied in all cases as well as applicable to multiple motors driven in parallel.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가상 공전활주 모의장치는, 차량의 추진에 필요한 견인력을 발생시키는데 필요한 토크량을 디지털 아날로그 변환기를 통하여 전압 또는 전류신호로 출력하거나 그 량을 디지털 값으로 변환하여 통신케이블로 전송하는 점착력 제어기와; 상기 점착력 제어기로부터 출력되는 견인 전동기 토크 값을 가상의 차량 모의장치에 적용시켜 운전조건에서 선정된 구배, 주행저항, 점착특성에 따른 전동기의 회전속도와 차량의 속도를 계산하여 그 값을 다시 디지털 아날로그 변환기를 통해 전압 또는 전류신호로 변환시켜 상기 점착력 제어기로 전달하는 가상열차 모의 제어기;로 구성한 것을 특징으로 한다.The virtual idle slide simulation apparatus of the present invention for achieving the above object, by outputting the amount of torque required to generate the traction force required for the propulsion of the vehicle as a voltage or current signal through a digital-to-analog converter or by converting the amount into a digital value An adhesive force controller for transmitting a communication cable; By applying the torque value of the traction motor output from the cohesion controller to the virtual vehicle simulator, the motor's rotational speed and the vehicle's speed are calculated according to the gradient, running resistance, and adhesion characteristics selected under the driving conditions. And a virtual train simulation controller converting the voltage or current signal through a converter and transferring the voltage or current signal to the cohesion controller.

이때, 상기 가상열차 모의 제어기는 점착력 제어기로부터 출력되는 견인 전동기 토크 값(

)에 의거하여 모의 구동되며 회전속도(

)를 산출하여 상기 점착력 제어기와 가상 열차부로 전달하는 견인 전동기부와; 상기 견인 전동기부에 서 출력되는 가상 차량의 견인 전동기 회전수(

)를 입력받아 가상 열차의 속도(

)를 산출하여 점착력 제어기로 출력시켜 줌과 동시에 바퀴와 레일사이의 점착력(

)을 산출하여 견인 전동기부로 출력시켜 주는 가상 열차부;로 구성한 것을 특징으로 한다.At this time, the virtual train simulation controller is a traction motor torque value (output from the cohesion controller)

Simulation based on the rotational speed

A traction motor unit for calculating and transmitting the adhesive force controller to the virtual train unit; The number of revolutions of the traction motor of the virtual vehicle output from the traction motor unit (

) And the speed of the virtual train (

) And output it to the cohesion controller, and at the same time the cohesion between wheel and rail (

The virtual train unit for calculating the output to the traction motor unit; characterized in that consisting of.

또한, 상기 견인 전동기부는 점착력 제어기로부터 출력되는 견인 전동기 토크 값(

)에서 상기 가상 열차부에서 출력되는 바퀴와 레일사이의 점착력(

)과 회전마찰 계수부에서 출력되는 견인 전동기의 회전마찰 계수(

)를 빼내어 전동기의 관성계수(

)를 산출하는 제 1 합산기와; 상기 관성계수(

)를 역산(1/

)하는 관성계수 역수부와; 상기 관성계수의 역수(1/

)를 적분하여 견인 전동기의 기계적인 회전 각속도(

)를 산출하는 제 1 적분기와; 상기 회전 각속도(

)에서 견인 전동기의 회전마찰 계수(

)를 산출해 내는 회전마찰 계수부와; 상기 제 1 적분기에서 출력되는 견인 전동기의 회전속도[rad/sec]를 분당 회전수[rpm]로 환산해 주는 분당 회전수 환산부;로 구성한 것을 특징으로 한다.In addition, the traction motor portion is a traction motor torque value (output from the adhesive force controller (

Adhesion between wheels and rails output from the virtual train unit at

) And the friction coefficient of rotation of the traction motor output from the rotation friction coefficient unit

) And remove the motor's inertia coefficient (

A first summer for calculating); The inertia coefficient (

) Inverse (1 /

An inertia coefficient inverse part; Inverse of the coefficient of inertia (1 /

), The mechanical rotational angular velocity of the traction motor

A first integrator that calculates; Rotational angular velocity (

Rotational friction coefficient of the traction motor

A rotational friction coefficient unit for calculating); And a rotational speed conversion unit for converting the rotational speed [rad / sec] of the traction motor output from the first integrator into the rotational speed [rpm].

또, 상기 가상 열차부는 견인 전동기부로부터 견인 전동기의 속도를 입력받아 분당 회전수[rpm]를 초당 이동거리[m/s]로 환산하여 전동기의 선속도를 산출하는 선속도 산출부와; 상기 선속도와 제 2 적분기에서 입력되는 차량의 속도 차를 이용하여 슬립(공전 또는 활주) 속도를 계산하는 제 2 합산기와; 상기 제 2 합산기에서 출력되는 슬립속도에 대한 선로의 다양한 운행 조건에 따른 점착계수들을 산 출하는 점착계수 산출부와; 상기 점착계수 산출부에서 출력되는 점착계수에 차량의 무게를 곱하여 점착력으로 환산하는 곱셈기와; 상기 곱셈기에서 출력되는 점착력과 구배상수 설정부에서 출력되는 구배상수 및 주행 저항력 산출부에서 출력되는 차량의 주행 저항력 차를 환산하여 차량의 동력학을 산출해 내는 제 3 합산기와; 상기 제 3 합산기에서 출력되는 차량의 동력학 산술 값을 전동기 한 개가 감당하는 차량 질량으로 나누어 차량 질량의 역수를 산출해 내는 차량질량 역산부와; 상기 차량질량 역산부의 출력신호를 적분하여 차량의 가속도를 차량의 속도로 산출해 내는 제 2 적분기와; 상기 곱셈기에서 출력되는 차량 바퀴의 점착력을 구동 토크로 산출하여 견인 전동기부로 출력하는 점착토크 지령 산출부와; 상기 제 2 적분기에서 출력되는 차량의 초당속도[m/s]를 시간당 속도[km/h]로 산출해 내는 속도 환산부와; 상기 속도 환산부에서 출력되는 시간당 속도를 이용하여 공기저항 등에 의한 주행 저항력을 산출해 내는 주행 저항력 산출부와; 상기 제 2 적분기에서 출력되는 차량의 초당 이동거리[m/s]를 1분당 회전수[rpm]로 환산해 내는 회전속도 환산부;로 구성한 것을 특징으로 한다.The virtual train unit may receive a speed of the traction motor from the traction motor unit, and calculate a linear speed of the motor by converting revolutions per minute [rpm] into a moving distance per second [m / s]; A second adder for calculating a slip (idle or sliding) speed using the linear speed and the speed difference of the vehicle input from the second integrator; An adhesion coefficient calculation unit configured to calculate adhesion coefficients according to various driving conditions of the line with respect to the slip speed output from the second summer; A multiplier for converting the adhesive coefficient output from the adhesive coefficient calculating unit into the adhesive force by multiplying the weight of the vehicle; A third adder configured to calculate the dynamics of the vehicle by converting the adhesive force output from the multiplier and the gradient constant output from the gradient constant setting unit and the driving resistance difference output of the vehicle output from the driving resistance calculation unit; A vehicle mass inversion unit for calculating a reciprocal of the vehicle mass by dividing the dynamic arithmetic value of the vehicle output from the third summer by the vehicle mass that one electric motor bears; A second integrator for integrating the output signal of the vehicle mass inversion unit to calculate the acceleration of the vehicle as the speed of the vehicle; An adhesive torque command calculation unit configured to calculate an adhesive force of the vehicle wheel output from the multiplier as a driving torque and output the driving torque to the traction motor unit; A speed conversion unit for calculating a speed per second [m / s] of the vehicle output from the second integrator as an hourly speed [km / h]; A driving resistance calculation unit for calculating a driving resistance force by air resistance using the hourly speed output from the speed conversion unit; And a rotation speed conversion unit for converting the moving distance per second [m / s] of the vehicle output from the second integrator into the revolutions per minute [rpm].

또한, 상기 점착계수 산출부는 모의 시험조건에서 수동 또는 시간 테이블에 의해 순차 전환되어 차량의 선로운행 조건에 따르는 점착상태를 변환해 주는 스위치와; 상기 스위치를 통해 입력되는 슬립속도(

)에 대한 선로의 다양한 운행조건(건조상태

, 젖은상태

, 결빙상태

등)에 따른 점착계수를 산출해 내는 수개의 운행 조건별 점착계수 산출부;로 구성한 것을 특징으로 한다.The adhesion coefficient calculation unit may include: a switch for sequentially switching by manual or time table in a simulation test condition and converting an adhesion state according to a good running condition of the vehicle; Slip speed input through the switch (

Various operating conditions of track for

, Wet

, Frozen

It is characterized in that the configuration; consisting of ;;

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명 장치의 블록 구성도를 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명 장치 중 가상열차 모의 제어기의 상세 블록 구성도를 나타낸 것이며, 도 4는 도 3 중 점착계수 산출부의 상세 블록 구성도를 나타낸 것이다.Figure 2 shows a block diagram of the apparatus of the present invention, Figure 3 shows a detailed block diagram of the virtual train simulation controller of the apparatus of the present invention, Figure 4 shows a detailed block diagram of the adhesion coefficient calculation unit in FIG. will be.

이에 따르면 본 발명의 가상 공전활주 모의장치는, 차량의 추진에 필요한 견인력을 발생시키는데 필요한 토크량(

)을 산출하여 통신케이블을 통해 가상열차 모의 제어기(2)로 전송하는 점착력 제어기(1)와;According to this, the virtual idle slide simulation apparatus of the present invention, the amount of torque required to generate the traction force required for the propulsion of the vehicle (

A cohesive force controller (1) for calculating and transmitting to the virtual train simulation controller (2) through a communication cable;

상기 점착력 제어기(1)로부터 출력되는 견인 전동기 토크 값(

)을 가상의 차량 모의장치에 적용시켜 운전조건에서 선정된 구배, 주행저항, 점착특성에 따른 견인 전동기의 회전속도(

)와 가상 열차의 속도(

)를 계산하여 통신 케이블을 통해 상기 점착력 제어기(1)로 전달하는 가상열차 모의 제어기(2);로 구성한 것을 특징으로 한다.Torque motor torque value output from the cohesion controller 1

) Is applied to the virtual vehicle simulator and the rotational speed of the traction motor according to the gradient, running resistance, and adhesion characteristics

) And the speed of the virtual train (

It is characterized in that the virtual train simulation controller (2) to calculate the transfer to the cohesion controller (1) through a communication cable.

이때, 상기 점착력 제어기(1)에서 출력되어 가상열차 모의 제어기(2)로 전달되는 토크량(

)이나, 상기 가상열차 모의 제어기(2)에서 계산되어 점착력 제어기(1)로 전달되는 견인 전동기의 회전속도(

) 및 가상 열차의 속도(

)는 디지털 아날로그 변환기를 통하여 전압 또는 전류신호로 출력하거나 디지털 값 으로 변환되어 통신케이블을 통해 전달되는 것을 특징으로 한다.At this time, the amount of torque output from the adhesive force controller 1 and transmitted to the virtual train simulation controller 2 (

Or the rotational speed of the traction motor calculated by the virtual train simulation controller 2 and transmitted to the cohesion controller 1

) And the speed of the virtual train (

) Is output as a voltage or current signal through a digital-to-analog converter or converted into a digital value is characterized in that it is transmitted through a communication cable.

또한, 상기 가상열차 모의 제어기(2)는 점착력 제어기(1)로부터 출력되는 견인 전동기 토크 값(

)에 의거하여 모의 구동되며 회전속도(

)를 산출하여 상기 점착력 제어기(1)와 가상 열차부(4)로 전달하는 견인 전동기부(3)와;In addition, the virtual train simulation controller 2 is a traction motor torque value (output from the cohesion controller 1) (

Simulation based on the rotational speed

A traction motor unit 3 for calculating and transmitting the pressure-sensitive adhesive controller 1 and the virtual train unit 4;

상기 견인 전동기부(3)에서 출력되는 가상 차량의 견인 전동기 회전수(

)를 입력받아 가상 열차의 속도(

)를 산출하여 점착력 제어기(1)로 출력시켜 줌과 동시에 바퀴와 레일사이의 점착력(

)을 산출하여 견인 전동기부(3)로 출력시켜 주는 가상 열차부(4);로 구성한 것을 특징으로 한다.Traction motor speed of the virtual vehicle output from the traction motor unit 3 (

) And the speed of the virtual train (

) And output to the cohesion controller (1) and at the same time the cohesion between the wheel and the rail (

It is characterized by consisting of ;; virtual train unit (4) for calculating the output to the traction motor unit (3).

또, 상기 견인 전동기부(3)는 점착력 제어기(1)로부터 출력되는 견인 전동기 토크 값(

)에서 상기 가상 열차부(4)로부터 출력되는 바퀴와 레일사이의 점착력(

)과 회전마찰 계수부(34)에서 출력되는 견인 전동기의 회전마찰 계수(

)를 빼내어 전동기의 관성계수(

)를 산출하는 제 1 합산기(31)와;In addition, the traction motor unit 3 is a traction motor torque value (output from the adhesive force controller 1)

Adhesion between the wheel and the rail output from the virtual train unit 4 in

) And the friction coefficient of rotation of the traction motor output from the rotation friction coefficient unit 34

) And remove the motor's inertia coefficient (

A first summer 31 for calculating);

상기 관성계수(

)를 역산(1/

)하는 관성계수 역수부(32)와;The coefficient of inertia (

) Inverse (1 /

An inertia coefficient inverse unit 32;

상기 관성계수의 역수(1/

)를 적분하여 견인 전동기의 기계적인 회전 각속도(

)를 산출하는 제 1 적분기(33)와;Inverse of the coefficient of inertia (1 /

), The mechanical rotational angular velocity of the traction motor

A first integrator (33) for calculating c);

상기 회전 각속도(

)에서 견인 전동기의 회전마찰 계수(

)를 산출해 내는 회전마찰 계수부(34)와;Rotational angular velocity (

Rotational friction coefficient of the traction motor

A rotational friction coefficient unit 34 for calculating);

상기 제 1 적분기(33)에서 출력되는 견인 전동기의 회전속도[rad/sec]를 분당 회전수[rpm]로 환산해 주는 분당 회전수 환산부(35);로 구성한 것을 특징으로 한다.And a rotational speed conversion unit 35 for converting the rotational speed [rad / sec] of the traction motor output from the first integrator 33 into the rotational speed [rpm].

뿐만 아니라, 상기 가상 열차부(4)는 견인 전동기부(3)로부터 견인 전동기의 회전속도(

)를 입력받아 1분당 회전수[rpm]를 초당 이동거리[m/s]로 환산하여 전동기의 선속도(

)를 산출하는 선속도 산출부(41)와;In addition, the virtual train unit 4 is a rotational speed of the traction motor from the traction motor unit 3 (

) And converts revolutions per minute [rpm] into travel distance per second [m / s]

Linear velocity calculating section 41 for calculating;

상기 선속도 산출부(41)에서 출력되는 견인 전동기의 선속도(

)와 제 2 적분기(47)에서 입력되는 차량의 속도(

) 차를 이용하여 슬립(공전 또는 활주) 속도(

)를 계산하는 제 2 합산기(42)와;The linear velocity of the traction motor output from the linear velocity calculator 41

) And the speed of the vehicle input from the second integrator 47

) Using the car to slip (idle or slide) speed (

A second summer 42 that computes < RTI ID = 0.0 >

상기 제 2 합산기(42)에서 출력되는 슬립속도(

)에 대한 선로의 다양한 운행 조건에 따른 점착계수(

)들을 산출하는 점착계수 산출부(43)와;Slip speed output from the second summer 42

Coefficient of Adhesion According to Various Operating Conditions of Track

An adhesive coefficient calculator 43 for calculating the coefficients;

상기 점착계수 산출부(43)에서 출력되는 점착계수(

)에 차량의 무게(

)를 곱하여 점착력(

)으로 환산하는 곱셈기(44)와;Adhesion coefficient output from the adhesion coefficient calculation unit 43 (

) The weight of the vehicle (

Multiply by)

A multiplier (44) converting into;

상기 곱셈기(44)에서 출력되는 점착력(

)과 구배상수 설정부(52)에서 출력되는 구배상수(

) 및 주행 저항력 산출부(50)에서 출력되는 차량의 주행 저항력(

) 차를 환산하여 차량의 동력학을 산출해 내는 제 3 합산기(45)와; Adhesion force output from the multiplier 44

) And the gradient constant (outputted from the gradient constant setting unit 52)

) And the driving resistance of the vehicle output from the driving resistance calculating unit 50 (

A third summer 45 that calculates the vehicle dynamics by converting the cars;

상기 제 3 합산기(45)에서 출력되는 차량의 동력학 산술 값을 전동기 한 개 가 감당하는 차량 질량(

)으로 나누어 차량 질량의 역수(1/

)를 산출해 내는 차량질량 역산부(46)와; Vehicle mass that one motor can handle the dynamic arithmetic value of the vehicle output from the third summer 45

Inverse of the vehicle mass (1 /

A vehicle mass inversion unit 46 for calculating);

상기 차량질량 역산부(46)의 출력신호를 적분하여 차량의 가속도를 차량의 속도(

)로 산출해 내는 제 2 적분기(47)와; The acceleration of the vehicle is integrated by integrating the output signal of the vehicle mass inversion unit 46.

A second integrator 47 calculated as;

상기 곱셈기(44)에서 출력되는 차량 바퀴의 점착력(

)을 구동 토크(

)로 산출하여 견인 전동기부(3)로 출력하는 점착토크 지령 산출부(48)와;Adhesive force of the vehicle wheel output from the multiplier 44 (

) Drive torque (

A pressure torque command calculation unit 48 for calculating and outputting to the traction motor unit 3;

상기 제 2 적분기(47)에서 출력되는 차량의 초당속도[m/s]를 시간당 속도[km/h]로 산출해 내는 속도 환산부(49)와; A speed converting unit 49 for calculating a speed per second [m / s] of the vehicle output from the second integrator 47 as an hourly speed [km / h];

상기 속도 환산부(49)에서 출력되는 시간당 속도[km/h]를 이용하여 공기저항 등에 의한 주행 저항력(

) 을 산출해 내는 주행 저항력 산출부(50)와;By using the hourly speed [km / h] output from the speed conversion unit 49 by driving resistance force (such as air resistance)

A driving resistance calculation unit 50 for calculating);

상기 제 2 적분기(47)에서 출력되는 차량의 초당 이동거리[m/s]를 1분당 회전수[rpm]로 환산(

)해 내는 회전속도 환산부(51);로 구성한 것을 특징으로 한다.Convert the moving distance per second [m / s] of the vehicle output from the second integrator 47 to the revolutions per minute [rpm] (

Rotational speed conversion unit 51 to take out; characterized in that configured.

또한, 상기 점착계수 산출부(43)는 모의 시험조건에서 수동 또는 시간 테이블에 의해 순차 전환되며 제 2 합산기(42)를 통해 입력되는 차량의 선로운행 조건에 따르는 점착상태를 변환해 주는 스위치(431)와;In addition, the adhesion coefficient calculation unit 43 is a switch for sequentially switching by a manual or time table in the simulated test conditions and converts the adhesion state according to the good running conditions of the vehicle input through the second summer 42 ( 431);

상기 스위치(431)를 통해 입력되는 슬립속도(

)에 대한 선로의 다양한 운행조건(건조상태 ;

, 젖은상태 ;

, 결빙상태 ;

)에 따른 점착계수(

)를 산 출해 내는 수개의 운행 조건별 점착계수 산출부(432₁)-(432n);로 구성한 것을 특징으로 한다.The slip speed input through the switch 431 (

Various operating conditions of track (dry condition;

, Wet;

, Frozen state;

Coefficient of adhesion according to)

It is characterized in that it consists of; adhesive coefficient calculation unit 432 _1- (432n);

상기에 있어서 선속도 산출부(41)에서는

의 공식에 의해 전동기의 선속도(

)를 산출하고, 상기 회전속도 환산부(51)에서는

의 공식에 의해 차량의 초당 이동거리[m/s]를 1분당 회전수[rpm]로 환산(

)해 내는 것을 특징으로 한다.In the above, the linear velocity calculating section 41

The linear speed of the motor is

) Is calculated, and the rotation speed converting unit 51

By converting the vehicle's travel distance per second [m / s] to revolutions per minute [rpm]

It is characterized by doing.

여기서, 상기

: 바퀴의 반경 [m],

: 변속기어비이다.Where

: Radius of the wheel [m],

: Transmission gear ratio.

이와 같이 구성된 본 발명 장치의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and effect of the device of the present invention configured as described above are as follows.

먼저, 본 발명의 가상 공전활주 모의장치는 도 2에 나타낸 바와 같이 크게, 점착력 제어기(1)와 가상열차 모의 제어기(2)로 구성하되, 상기 가상열차 모의 제어기(2)는 견인 전동기부(3)와 가상 열차부(4)로 구성한 것이다.First, the virtual idle run simulation apparatus of the present invention is largely composed of the adhesive force controller 1 and the virtual train simulation controller 2, as shown in Figure 2, the virtual train simulation controller 2 is a traction motor unit (3) ) And the virtual train unit 4.

이때, 상기 점착력 제어기(1)와 가상열차 모의 제어기(2)는 아날로그 디지털 변환기를 통하여 전압 또는 전류신호를 전송하거나 통신 케이블을 통해 상호 연결된 구성을 갖게 되는데, 필요에 따라서는 상기 점착력 제어기(1)와 가상열차 모의 제어기(2)를 각각 컴퓨터로 구성하여 두 대의 컴퓨터 간 또는 1대 대 다수 컴퓨터를 포함하여 필요에 따라서는 다양한 연결이 가능하다.At this time, the cohesion controller 1 and the virtual train simulation controller 2 has a configuration of transmitting a voltage or current signal through an analog-to-digital converter or interconnected via a communication cable, if necessary, the cohesion controller 1 And virtual train simulation controller 2 are configured as computers, respectively, and various connections are possible as necessary, including two computers or one to many computers.

한편, 상기 점착력 제어기(1)는 차량의 추진에 필요한 견인력을 발생시키는데 필요한 토크량(

)을 산출하여 도시 생략된 디지털 아날로그 변환기를 통해 전 압 또는 전류신호로 출력하거나 디지털 값으로 변환시켜 통신케이블을 통해 가상열차 모의 제어기(2)로 전달하게 된다.On the other hand, the adhesive force controller 1 is the amount of torque required to generate a traction force required for the propulsion of the vehicle (

) Is output as a voltage or current signal through a digital analog converter (not shown) or converted into a digital value and transmitted to the virtual train simulation controller 2 through a communication cable.

또한, 상기 가상열차 모의 제어기(2)는 상기 점착력 제어기(1)로부터 출력되는 견인 전동기 토크 값(

)을 입력받아 자체 내 가상 차량 모의장치에 적용시켜 운전조건에서 선정된 구배, 주행저항, 점착특성에 따른 견인 전동기의 회전속도(

)와 가상 열차의 속도(

)를 계산한 후 상기 점착력 제어기(1)와 마찬가지로 도시 생략된 디지털 아날로그 변환기를 통해 전압 또는 전류신호로 출력하거나 디지털 값으로 변환시켜 통신 케이블을 통해 상기 점착력 제어기(1)로 전달하게 된다.In addition, the virtual train simulation controller 2 is a traction motor torque value (output from the adhesive force controller 1)

) And the rotational speed of the traction motor according to the gradient, running resistance, and adhesion characteristics

) And the speed of the virtual train (

) Is calculated and output as a voltage or current signal through a digital-to-analog converter (not shown) or converted into a digital value as in the cohesion controller 1 and transmitted to the cohesion controller 1 through a communication cable.

이때, 상기 가상열차 모의 제어기(2)는 열차의 운행특성 및 환경조건을 고려하여 노면(레일)과 바퀴(열차의 휠) 사이의 점착력을 모의하는 부분으로 차량의 부하역활을 수행하는데, 이 부하는 견인 전동기의 토크가 된다.At this time, the virtual train simulation controller 2 performs the load role of the vehicle to simulate the adhesive force between the road surface (rail) and the wheel (wheel of the train) in consideration of the operating characteristics and environmental conditions of the train, the load Becomes the torque of the traction motor.

이 토크의 생성은 전술한 바와 같이 가상열차 모의 제어기(2)에서 발생하며, 실제의 전동기와 차량 및 점착관계가 컴퓨터 등으로 구성되는 상기한 가상열차 모의 제어기(2)상에서 차량과 전동기의 수식적인 운동방정식에 근거한다. The generation of this torque occurs in the virtual train simulation controller 2 as described above, and on the above-described virtual train simulation controller 2 in which the actual electric motor, the vehicle and the adhesive relationship are constituted by a computer, the expression of the vehicle and the electric motor is changed. Based on the equation of motion

각각은 수식적인 운동방정식에 의해 프로그램이 구성되며 이들의 수식적인 관계는 다음과 같다. Each program consists of a mathematical equation of motion, and their relationship is as follows.

이들의 수식관계는 차량 운동상태에 따라 변경 및 생략 가능할 수 있다.Their mathematical relationship may be changed and omitted depending on the vehicle movement state.

-------- (1)

-------- (One)

견인 전동기의 토크 방정식은 다음과 같다.The torque equation of the traction motor is

--------- (2)

여기서, M :전동기 한개가 감당하는 차량 질량 [kg], Where M is the mass of the vehicle for one motor [kg],

: 중력가속도 [

],

: 차량의 무게

Gravity Acceleration [

],

Weight of vehicle

: 바퀴와 레일사이의 점착력 [

]

: Adhesion between wheel and rail [

]

: 차량속도 [

],

: 전동기 선속도 [

],

Vehicle speed [

],

Electric motor linear speed [

],

: 공기저항 등에 의한 주행 저항력 [

]

: Running resistance by air resistance [

]

θ : 레일의 경사도,

: 전동기 토크 [

], θ: inclination of the rail,

Motor torque [

],

: 전동기 기계적인 회전각속도 [

], : Electric motor mechanical angular velocity [

],

: 축으로 환산한 등가관성 [

],

: Equivalent inertia in terms of axis [

],

: 회전 마찰계수 [

],

Rotational coefficient of friction [

],

: 시간에 따른 변화율,

: Rate of change over time,

: 바퀴의 반경 [

],

: Radius of the wheel [

],

: 변속기어비 이다.

: Transmission gear ratio.

또한, 바퀴와 레일사이의 점착력은 점착계수와 무게의 곱에 비례한다.In addition, the adhesion between the wheel and the rail is proportional to the product of the adhesion coefficient and the weight.

,

여기서,

: 점착계수로, here,

: Coefficient of adhesion,

슬립속도

의 함수로 전동기의 선속도와 차량의 속도차Slip speed

Motor speed and vehicle speed difference as a function of

주행 저항력은 차량속도와 밀접한 관련을 갖게 되는데, 일반적으로 다음과 은 관계가 있으며, 운행 노선에 따라 계수나 함수의 변경은 가능할 수 있다.Driving resistance is closely related to vehicle speed. In general, it is related to the following, and it may be possible to change coefficients or functions depending on the driving route.

여기서 차량속도

는 [㎞/h] 단위를 취한다. Vehicle speed

Takes units of [km / h].

한편, 상기 가상열차 모의 제어기(2)는 도 3과 같이 견인 전동기부(3)와 가상 열차부(4)로 구성되는데, 상기 견인 전동기부(3)는 점착력 제어기(1)로부터 출력되는 견인 전동기 토크 값(

)에 의거하여 모의 구동되며 회전속도(

)를 산출하여 상기 점착력 제어기(1)와 가상 열차부(4)로 전달하고, 상기 가상 열차부(4)는 견인 전동기부(3)에서 출력되는 가상 차량의 견인 전동기 회전수(

)를 입력받아 가상 열차의 속도(

)을 산출하여 견인 전동기부(3)로 출력시켜 주게 된다.On the other hand, the virtual train simulation controller 2 is composed of a traction motor unit 3 and the virtual train unit 4, as shown in Figure 3, the traction motor unit 3 is a traction motor output from the adhesive force controller Torque value (

Simulation based on the rotational speed

) Is calculated and transmitted to the adhesive force controller 1 and the virtual train unit 4, the virtual train unit 4 is the number of revolutions of the traction motor of the virtual vehicle output from the traction motor unit 3 (

) And the speed of the virtual train (

) Is output to the traction motor unit 3.

이때, 상기 견인 전동기부(3) 내의 제 1 합산기(31)는 점착력 제어기(1)로부터 출력되는 견인 전동기 토크 값(

)과 후술하는 회전마찰 계수부(34)로부터 출력되는 견인 전동기의 회전마찰 계수(

)를 빼내어 견인 전동기에 대한 관성계수(

)를 산출하여 관성계수 역수부(32)로 전달하게 된다.At this time, the first summer 31 in the traction motor unit 3 is the traction motor torque value (output from the adhesion controller 1)

Adhesion between the wheel and the rail output from the virtual train unit 4 in

) And the rotational friction coefficient of the traction motor output from the rotational friction coefficient unit 34 to be described later (

) And the inertia coefficient for the traction motor (

) Is calculated and transmitted to the inertia coefficient reciprocal unit 32.

따라서, 상기 관성계수 역수부(32)에서는 제 1 합산기(31)에서 출력되는 관성계수(

)를 역산(1/

)하여 제 1 적분기(33)로 전달하게 되고, 상기 제 1 적분기(33)는 관성계수 역수부(32)에서 출력되는 관성계수의 역수(1/

)를 적분하여 견인 전동기의 기계적인 회전 각속도(

)를 산출하게 된다.Therefore, the inertia coefficient inverse unit 32 outputs an inertia coefficient (output from the first summer 31).

) Inverse (1 /

The first integrator 33 is transferred to the first integrator 33, and the first integrator 33 receives the inverse of the inertia coefficient output from the inverse coefficient inverse unit 32 (1 /).

), The mechanical rotational angular velocity of the traction motor

Will be calculated.

또한, 회전마찰 계수부(34)에서는 상기 제 1 적분기(33)에서 출력되는 견인 전동기의 회전 각속도(

)에서 회전마찰 계수(

)를 산출한 후 상기 제 1 합산기(31)로 전달하게 된다.Further, in the rotation friction coefficient unit 34, the rotational angular velocity of the traction motor output from the first integrator 33

Rotational friction coefficient at

) Is transferred to the first summer 31.

또, 분당 회전수 환산부(35)에서는 상기 제 1 적분기(33)에서 출력되는 견인 전동기의 회전속도[rad/sec]를 60/2π의 공식을 이용하여 분당 회전수[rpm]로 환산한 후 상기 점착력 제어기(1) 및 가상 열차부(4)에 전동기의 회전속도(

)로 전달하게 된다.In addition, the rotational speed conversion unit 35 converts the rotational speed [rad / sec] of the traction motor output from the first integrator 33 into the rotational speed [rpm] using a formula of 60 / 2π. The rotational speed of the electric motor to the adhesive force controller 1 and the virtual train unit 4

).

한편, 상기 가상 열차부(4) 내의 선속도 산출부(41)에서는 상기 견인 전동기 부(3) 내의 분당 회전수 환산부(35)에서 출력되는 전동기의 회전속도(

)를 입력받아

의 공식을 이용하여 1분당 회전수[rpm]를 초당 이동거리[m/s]로 환산하여 전동기의 선속도(

[m/s])를 산출하게 된다.On the other hand, in the linear speed calculation unit 41 in the virtual train unit 4, the rotational speed of the motor output from the revolution number conversion unit 35 in the traction motor unit 3 (

) Input

Using the formula, convert the revolutions per minute [rpm] into the travel distance per second [m / s]

[m / s]).

이와 같이 상기 선속도 산출부(41)에서 전동기의 선속도(

)를 산출하게 되면 제 2 합산기(42)에서는 상기 전동기의 선속도(

)와 제 2 적분기(47)에서 입력되는 차량의 속도(

) 차를 이용하여 슬립(공전 또는 활주) 속도(

)를 계산하게 된다.In this way, the linear velocity of the electric motor in the linear velocity calculator 41

In the second summer 42, the linear velocity of the electric motor

) And the speed of the vehicle input from the second integrator 47

) Using the car to slip (idle or slide) speed (

) Is calculated.

또한, 상기 제 2 합산기(42)에서 출력되는 슬립속도(

[m/s])를 입력받는 점착계수 산출부(43)에서는 슬립속도(

)에 대한 선로의 다양한 운행 조건에 따른 점착계수(

)들을 산출(

(

))하게 된다.In addition, the slip speed output from the second summer 42

(m / s)) in the adhesion coefficient calculation unit 43 receives the slip speed (

Coefficient of Adhesion According to Various Operating Conditions of Track

Calculate the

(

))

이때, 상기 점착계수 산출부(43)는 도 4와 같이 모의 시험조건에서 수동 또는 시간 테이블에 의해 순차 전환되는 스위치(431)와 수개의 운행 조건별 점착계수 산출부(432₁)-(432n)로 구성되어 있다.At this time, the adhesion coefficient calculation unit 43 is a switch 431 sequentially switched by a manual or time table in the simulation test conditions as shown in Figure 4 and the adhesion coefficient calculation unit 432 _1- (432n) for several operating conditions Consists of

따라서, 상기 스위치(431)에서는 모의 시험조건에서 수동 또는 시간 테이블에 의해 순차 전환되며 제 2 합산기(42)를 통해 입력되는 슬립속도(

)를 수개의 운행 조건별 점착계수 산출부(432₁)-(432n)로 전달하게 된다.Accordingly, in the switch 431, the slip speed (sequentially switched by manual or time table under simulated test conditions and input through the second summer 42)

) The number of station-specific coefficient of adhesion condition calculation unit (432 ₁₎ is passed to (432n).

그러므로 상기 수개의 운행 조건별 점착계수 산출부(432₁)-(432n)에서는 상기 스위치(431)를 통해 입력되는 슬립속도(

)에 대한 선로의 다양한 운행조건(건조상태 ;

, 젖은 상태 ;

, 결빙상태 ;

)에 따른 각각의 점착계수(

)를 순차적으로 산출해 낼 수 있게 되는 것이다.Therefore, the slip coefficients inputted through the switch 431 in the adhesive coefficient calculation units 432 _{1 to} 432n for the several driving conditions (

Various operating conditions of track (dry condition;

, Wet state;

, Frozen state;

Coefficient of adhesion according to)

) Can be calculated sequentially.

여기서

로 a, b, c, d 는 상수로 노면 조건에 따른 상수 값을 변경할 수 있다.(예, 건조상태에서 a=0.54, b=1.2, c=1, d=1) here

A, b, c, and d are constants and can be changed to constant values according to road conditions (eg a = 0.54, b = 1.2, c = 1, d = 1 in dry conditions).

이 식은 점착계수 함수의 한 예로 여러 다른 형태로 구현이 가능하다.This equation can be implemented in several different forms as an example of the adhesion coefficient function.

이때, 상기 슬립속도(

)의 함수로는 전술한 바와 같이 건조상태, 습도상태 및 결빙상태를 포함하여 기름의 점착, 기타 이물질의 노면 상태 등 기존에 함수를 이용하여 다양하게 구성할 수 있고, 상태 조건의 변경은 이들 함수를 선택적으로 임의 시간에 프로그램을 변경하여 적용할 수 있다.At this time, the slip speed (

As a function of), as described above, it can be variously configured by using a function, such as the adhesion of oil, the road surface state of other foreign matter, including the dry state, humidity state and freezing state, and the change of state condition You can optionally change the program at any time.

한편, 상기 점착계수 산출부(43)에서 산출된 점착계수(

)는 곱셈기(44)로 전달되어 차량의 무게(

)와 곱해지는 방식을 통해 점착력(

)으로 환산되는데, 이때 상기 차량의 무게(

)의 무게는 점착계수를 점착력으로 계산하는데 필요한 상수로써 차량의 중량(즉, 질량과 중력 가속도의 곱)을 나타낸다.Meanwhile, the adhesion coefficient calculated by the adhesion coefficient calculation unit 43 (

) Is passed to the multiplier 44 to determine the weight of the vehicle (

Multiply by)

), Where the weight of the vehicle (

) Is the constant needed to calculate the cohesion coefficient as the cohesion and represents the weight of the vehicle (ie, the product of mass and acceleration of gravity).

이와 같이 곱셈기(44)에 의해 환산된 점착력(

)은 제 3 합산기(45)와 점착토크 지령 산출부(48)로 전달되어진다.Thus, the adhesive force converted by the multiplier 44 (

) Is transmitted to the third summer 45 and the adhesion torque command calculation unit 48.

따라서, 상기 제 3 합산기(45)에서는 상기 곱셈기(44)에서 출력되는 점착력(

)과 구배상수 설정부(52)에서 차량의 운행 조건에 따라 주어지는 차량의 운행 구배상태 표현 함수는 구배상수(

)의 차를 환산하여 차량의 동력학을 산출하게 된다.Therefore, in the third summer 45, the adhesive force output from the multiplier 44

) And the gradient function representation function of the vehicle, which is given according to the vehicle's driving conditions in the gradient constant setting unit 52, is a gradient constant (

) To calculate the vehicle dynamics.

또한, 상기 점착토크 지령 산출부(48)에서는 상기 곱셈기(44)에서 출력되는 차량 바퀴의 점착력(

)을 입력받아 바퀴의 반경(

)을 변속기어비(

)로 나누는 방식을 통해 구동 토크 즉, 점착력 모의 토크(

)를 산출하여 견인 전동기부(3)의 제 1 합산기(31)로 출력시켜 주게 된다.In addition, the adhesive torque command calculation unit 48 in the adhesive force of the vehicle wheel output from the multiplier 44 (

) And the radius of the wheel (

Gear ratio

By dividing by) into the driving torque,

) Is output to the first summer 31 of the traction motor unit 3.

한편, 상기 제 3 합산기(45)에서 출력되는 차량의 동력학 산술 값을 입력받은 차량질량 역산부(46)에서는 이 산술 값을 전동기 한 개가 감당하는 차량 질량(

)으로 나누어 차량 질량의 역수(1/

)를 산출하여 제 2 적분기(47)로 전달하게 된다.On the other hand, in the vehicle mass inverting unit 46, which receives the dynamic arithmetic value of the vehicle output from the third summer 45, the vehicle mass which one electric motor covers this arithmetic value (

Inverse of the vehicle mass (1 /

) Is transferred to the second integrator 47.

또, 상기 제 2 적분기(47)는 차량 질량의 역수를 적분하여 차량의 가속도를 차량의 속도(

[m/s])로 환산한 다음 제 2 합산기(42)와 속도 환산부(49) 및 회전속도 환산부(51)로 전달하게 된다.In addition, the second integrator 47 integrates the inverse of the vehicle mass to determine the acceleration of the vehicle.

[m / s]) is then transferred to the second summer 42, the speed conversion unit 49 and the rotation speed conversion unit 51.

따라서, 상기 속도 환산부(49)에서는 제 2 적분기(47)에 의해 환산된 차량의 초당속도[m/s]를 시간당 속도[km/h]로 환산하여 주행 저항력 산출부(50)로 전달하게 되므로 상기 주행 저항력 산출부(50)에서는 속도 환산부(49)에서 출력되는 시간 당 속도[km/h]를 이용하여 공기저항 등에 의한 차량의 주행 저항력(

)을 산출한 후 이를 제 3 합산기(45)로 전달 할 수 있게 된다.Accordingly, the speed conversion unit 49 converts the speed per second [m / s] of the vehicle converted by the second integrator 47 into the speed per hour [km / h] and transmits the speed to the driving resistance calculation unit 50. Therefore, the driving resistance calculation unit 50 uses the speed per hour [km / h] output from the speed conversion unit 49 to drive the driving resistance of the vehicle due to air resistance or the like (

) Can be transferred to the third summer 45.

또한, 상기 회전속도 환산부(51)에서는 상기 제 2 적분기(47)에서 출력되는 차량의 초당 이동거리[m/s]를 입력받아

의 공식을 이용하여 1분당 회전수[rpm]로 가상 열차의 회전속도(

) 환산해낸 후 상기 점착력 제어기(1)로 전달하게 된다.In addition, the rotation speed converting unit 51 receives a moving distance per second [m / s] of the vehicle output from the second integrator 47.

Rotational speed of the virtual train in rpm [rpm] using the formula

) Converted into and then transferred to the adhesive force controller (1).

전술한 실시 예들은 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예들에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다. Although the above-described embodiments are described with respect to the most preferred embodiment of the present invention, it is not limited to the above embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications are possible without departing from the technical spirit of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 가상 공전활주 모의장치에 의하면, 기존의 방식과 달리 물리적인 접촉을 이용하지 않고 가상의 열차와 가상 l 전동기를 프로그램으로 구성하여 차량 바퀴의 점착력 및 토크를 정해진 운동 방정식을 통해 각각 구함으로써 첫째 마찰에 의한 기기의 마모, 소음을 피할 수 있고, 둘째 휠을 사용하지 않아 속도 증가에 따른 관성력의 증가로 발생할 수 있는 기기의 위험성을 감소시킬 수 있으며, 셋째 점착특성을 프로그램으로 제어하기 때문에 임의의 레일조건 등 어떠한 점착특성도 모의가 가능하고, 넷째 점착조건을 프로그램으로 처리함으로 서로간의 다양한 점착특성간의 순시적인 변환이 가능하며, 다섯째 열차의 운행 조건을 고려하기 위한 주행저항, 열차 중량의 변동, 구배조건 등을 고려한 시험이 가능하고, 여섯째 일반 자동차나 전기 자동차, 열차 등 점착력에 의해 구동되는 모든 경우에 시험 및 적용이 가능함은 물론 병렬로 구동되는 다중 전동기에도 적용시킬 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.As described above, according to the virtual idle running simulation apparatus of the present invention, unlike the conventional method, a virtual train and a virtual electric motor are configured as a program without using physical contact, and the adhesion and torque of the vehicle wheel are determined by the equation of motion. Through each of these, the wear and noise of the device due to the first friction can be avoided, and the risk of the device that can be caused by the increase of the inertia force due to the increase of the speed by not using the second wheel can be reduced. It is possible to simulate any adhesion characteristics such as arbitrary rail conditions, and to control the instantaneous conversion between various adhesion characteristics by processing the fourth adhesion conditions with the program, and the driving resistance to consider the operating conditions of the fifth train. , Taking into account changes in train weights, gradient conditions, etc. Sixth, it is a very useful invention that can be tested and applied in all cases driven by adhesive force such as general cars, electric cars, trains, etc., and can also be applied to multiple electric motors driven in parallel.

Claims

The amount of torque required to generate the towing force required for the propulsion of the vehicle (

A cohesive force controller for calculating and transmitting a) to a virtual train simulation controller through a communication cable;

A traction motor torque value output from the cohesion controller (

) And the speed of the virtual train (

The virtual idle run simulation apparatus comprising a; virtual train simulation controller for calculating and transmitting to the adhesive force controller.

The method according to claim 1,

Torque amount output from the cohesion controller and transmitted to the virtual train simulation controller (

Or the rotational speed of the traction motor calculated by the virtual train simulation controller and transmitted to the cohesion controller

) And the speed of the virtual train (

) Is a virtual idle run simulator, characterized in that the output via a digital analog converter as a voltage or current signal or converted to a digital value and transmitted through a communication cable.

The method according to claim 2,

The cohesive controller and the virtual train simulation controller is a virtual idle run simulator, characterized in that each of the computer configured.

The method according to claim 3,

The virtual train simulation controller, the traction motor torque value (output from the cohesive force controller)

Simulation based on the rotational speed

A traction motor unit for calculating and transmitting the adhesive force controller to the virtual train unit;

Traction motor speed of the virtual vehicle output from the traction motor unit (

) And the speed of the virtual train (

Virtual train running simulation device, characterized in that consisting of; virtual train unit for outputting the output to the traction motor unit.

The method according to claim 4,

The traction motor unit, the traction motor torque value (output from the adhesive force controller (

Adhesion between wheels and rails output from the virtual train unit at

) And remove the motor's inertia coefficient (

A first summer for calculating);

The coefficient of inertia (

) Inverse (1 /

An inertia coefficient inverse part;

Inverse of the coefficient of inertia (1 /

), The mechanical rotational angular velocity of the traction motor

A first integrator that calculates;

Rotational angular velocity (

Rotational friction coefficient of the traction motor

A rotational friction coefficient unit for calculating);

And a revolution counting unit for converting a rotational speed [rad / sec] of the traction motor output from the first integrator into a revolutions per minute [rpm].

The method according to claim 4,

The virtual train unit, the rotational speed of the traction motor from the traction motor unit (

A linear velocity calculating unit for calculating);

Linear velocity of the traction motor (

) And the speed of the vehicle (input from the second integrator

) Using the car to slip (idle or slide) speed (

A second summer to calculate;

The slip speed (

Coefficient of Adhesion According to Various Operating Conditions of Track

Adhesive coefficient calculation unit for calculating the coefficients;

The adhesion coefficient (

) The weight of the vehicle (

Multiply by)

A multiplier that converts to;

The adhesive force (

) And the gradient constant (outputted from the gradient constant setting unit)

) And the driving resistance of the vehicle output from the driving resistance calculating unit (

A third summer for converting the car to calculate the vehicle dynamics;

Vehicle mass that one motor can handle the dynamic arithmetic value of the vehicle output from the third summer (

Inverse of the vehicle mass (1 /

A vehicle mass inversion unit for calculating);

By integrating the output signal of the vehicle mass inversion unit, the acceleration of the vehicle is determined by the velocity of the vehicle (

A second integrator yielding;

Adhesion of vehicle wheels

) Drive torque (

An adhesive torque command calculation unit for calculating and outputting to the traction motor unit;

A speed conversion unit for calculating a speed per second [m / s] of the vehicle output from the second integrator as an hourly speed [km / h];

By using the hourly speed [km / h] output from the speed conversion unit the driving resistance (

A traveling resistance force calculating unit for calculating);

Convert the moving distance per second [m / s] of the vehicle output from the second integrator to the revolutions per minute [rpm]

Virtual revolution running simulation device, characterized in that consisting of;

The method according to claim 6,

The adhesion coefficient calculation unit, and a switch for converting the adhesion state in accordance with the good running conditions of the vehicle input through the second summer;

Slip speed input through the switch (

Various operating conditions of track (dry condition;

, Wet;

, Frozen state;

Coefficient of adhesion according to)

Virtual idle run simulator, characterized in that consisting of ;;

The method according to claim 7,

The switch is a virtual idle run simulator, characterized in that the sequential conversion by manual or time table under the simulated test conditions.

The method according to claim 6,