고효율 시험 벤치의 열차 구동 시스템 시험으로 실시간 결과 도출과 시간*인력의 절약

다국적 기업인 알스톰 SA는 전세계 철도 운송 시장에서 활약하고 있습니다. 여객 운송 시스템, 신호 및 서비스 분야의 리더로서 Alstom SA는 교외나 지역 열차, 지하철, 트램은 물론 AGV, TGV, 유로스타, 펜돌리노 고속철과 같은 제품으로 잘 알려져 있습니다. .

알스톰은 벨기에 Charleroi에 500 명의 엔지니어와 100 명의 연구원이 근무하고 있는 R&D, 프로젝트 관리를 위한 두 개의 Excellence 센터를 보유하고 있으며, 그 중 하나는 견인 시스템과 보조 컨버터를 시험하고 있습니다.

HBM 엔지니어의 도움으로 알스톰 Charleroi는 견인 시스템과 보조 컨버터 시험을 위한 새로운 데이터 취득 개념을 개발했습니다. Charleroi에 있어서 역사상 처음으로 HBM eDrive 솔루션을 사용하고 있습니다.

HBM eDrive 솔루션은 정밀하고 사이클이 정확한 시험과 측정 장비의 장점과 편리한 시험 벤치 개발의 장점을 결합합니다. 이 개념은 센서를 측정 시스템에 쉽게 통합하고 수집 데이터에 기반하여 시험을 쉽게 제어할 수 있도록 합니다. 공식 데이터베이스로 인해 테스트 벤치 엔지니어는 사용자 맞춤형 측정과 시험 작업을 위한 개별 계산을 빠르고 쉽게 생성할 수 있습니다.

새로운 HBM eDrive 솔루션을 사용해서 Alstom 엔지니어는 완전한 검증 시험을 수행하는 시간을 최대 50 % 줄일 수 있습니다.

자동차 산업은 여전히 전력화 전환으로의 어려움을 겪고 있지만, 전기 구동은 120 년 이상 철도 차량의 표준이었습니다. 더욱이, 모터 성능과 효율성에 대한 요구 조건은 특히 기후 목표를 달성해야 하는 시기에 지속적으로 증가하고 있습니다. 따라서, 철도 차량 제조사는 견인 시스템과 보조 컨버터를 가장 효율적으로 지속 시험하고 있습니다. 동시에 이러한 새로운 모터를 필요한 정확도로 더 짧은 시간에 시험하기 위한 새로운 테스트 벤치 개념에 대한 요구가 증가하고 있습니다. 도전 과제는 시험 공정을 정밀하게 제어하면서 신뢰할 수 있는 결과를 얻는 것입니다.

세계 3 대 철도 차량 생산 업체 중 하나인 Alstom도 이러한 요구 조건을 자체 시험장비에 적용하고 있습니다.

Problem

알스톰 Charleroi는 견인 시스템과 보조 컨버터를 시험하여 실제 조건에서 작동하는 열차를 시뮬레이션 합니다. 여기에는 신뢰할 수 있는 데이터를 제공하고 빠른 통합이 가능하며 작업하기 쉬운 정밀 시험 벤치 장비가 필요합니다. HBM의 eDrive 솔루션을 사용하기 전에 이러한 유형의 시험은 오실로스코프 1 대 (최대 8 채널), 고속 레코더 1대 (최대 16 채널), 스펙트럼 분석기 1 대와 많은 오프라인 후 처리를 사용하여 수행하여 상당한 시간이 소요되었습니다.

Solution

현재 알스톰은 대량의 데이터를 빠르고 안정적으로 처리하는 HBM의 eDrive 솔루션 (Perception 소프트웨어와 함께 Genesis HighSpeed 데이터 취득 시스템)을 사용하고 있습니다. 자유롭게 프로그래밍 가능한 인터페이스를 사용하여, Perception은 개별 테스트 벤치 구성 요소, 자동화된 시험 공정을 제어하는 LabView 소프트웨어와 측정 데이터를 교환합니다.

Result

HBM eDrive 솔루션의 모듈식 개념을 사용해서 단순히 플러그 앤 플레이 방식으로 다양한 센서를 측정 시스템에 통합할 수 있습니다. HBM eDrive 솔루션은 측정 데이터를 안정적으로 수집하고 결과를 실시간으로 계산하여 테스트 벤치 제어에 사용할 수 있도록 합니다. 사용자 정의 계산 공식은 프로그래밍 지식 없이 생성할 수 있으며 실시간으로 측정 값에 적용할 수 있고 후처리 과정에서 데이터로 저장할 수 있습니다. 이를 통해 알스톰은 1/3의 시간 내에 전체 시험을 수행하여 인건비를 절감할 수 있습니다.

"HBM의 eDrive 솔루션은 진정한 게임 체인저입니다."

알스톰의 Charleroi 현장은 견인 드라이브 시스템, 전체 알스톰 열차 차량의 보조 시스템용 컨버터를 시험하는 주요 장소 중 하나입니다. 알스톰의 검증 수석 전문가인 Jean-Francois Gregoire는 “이 현장에서는 알스톰 제품에 대한 표준 구동 시스템을 검증합니다. 구동 시스템에 대한 요구 조건이 다른 새 주문을 받으면 여기 우리 현장에서는 새로운 요구 조건을 시험합니다.”라고 설명합니다. “우리 현장에서 HBM eDrive 솔루션을 사용하기 전에는 기본적으로 오실로스코프 1 대 (최대 8 채널), 고속 레코더 1 대 (최대 16 채널), 스펙트럼 분석기 1 대를 사용했고 많은 오프라인 후 처리와 계산을 했는데 시간이 많이 소모되었을뿐만 아니라 인건비도 높았었습니다. HBM eDrive 솔루션은 작업이 매우 쉽고 모든 공정이 병렬로 실시간으로 작동합니다. 이로 인해, 테스트 벤치 소프트웨어의 개발 공정이 훨씬 쉽고 덜 복잡해졌습니다.

저에게, HBM eDrive 솔루션은 다음과 같은 세 가지 이유에서 진정한 게임 체인저입니다

1. 시험 시간의 약 2/3를 절약하고 있습니다. 이는 큰 차이를 만듭니다.

2. 시험을 다시 하지 않고 항상 오프라인에서 후(post) 계산을 수행할 수 있습니다.

3. 필요한 모든 신호를 동시에 취득하기 때문에 검증을 위한 더 깊은 세부 정보를 가질 수 있습니다.

 

무엇보다 인건비가 이전 시스템에 비해 HBM의 eDrive 솔루션 사용으로 상당히 낮습니다. "

도전 과제: 이중 전압 시스템을 사용한 구동 시스템 시험

대부분의 열차는 견인 컨버터와 보조 컨버터를 가진 단일 전압 공급 장치를 사용하여 작동합니다. 알스톰이 벨기에 철도로부터 신형 2층 열차를 주문 받았을 때, 견인 모터용 컨버터, 견인 모터 자체, 보조 시스템은 시스템 수준에서 성능을 검증해야 했습니다. 벨기에 철도는 3kV, 25kV 입력 전압을 사용하는 이중 전압 시스템으로 작동되고 있었는데 이는 추가적인 문제를 제기하게 되었습니다.

이 사례에서, 알스톰은 21 개의 신호를 동시에 측정해야 했습니다. 입력 신호 (전압, 전류와 같은) 이외에도 모든 출력 신호 (위상 전류, DC 전압, 속도, 토크와 같은)도 측정해야 했습니다. 보조 컨버터에서 3 상 전류와 전압을 측정했고 추가로 배터리 충전기 시스템의 DC 전류와 전압도 측정했습니다.

Jean-Francois Gregoire는 “HBM 엔지니어의 도움으로 당사는 견인 시스템과 보조 컨버터를 시험하기 위한 새로운 데이터 취득 개념을 개발했습니다. Charleroi 현장 역사상 처음으로 HBM eDrive 솔루션을 사용하고 있습니다. 새로운 HBM eDrive 솔루션을 통해, 이제 하나의 장치로 모든 신호를 측정할 수 있습니다. 우리에게는 속도, 토크, 전류 측면에서 요구 조건을 충족하는지 시스템을 검증할 때 중요합니다. 최소에서 최대 속도까지 시스템을 운전하고 모든 것을 기록합니다. 이 솔루션의 가장 큰 장점은 단 한 번의 운전으로 모든 측정을 취득한다는 점입니다. 과거에는 4 번, 5 번이나 심지어 10 번의 운전이 필요했습니다.” 라고 설명합니다. “예를 들어, 이 시험을 위해 2 개월내에 1,311 개를 기록했습니다. HBM의 시험 장비 없이 기존 시스템이었다면 6 ~ 7 개월이 걸렸을 것입니다. 이것이 우리가 HBM eDrive 솔루션을 두 개 더 구입한 이유입니다. 새로운 시스템 중 하나는 파리 지하철의 보조 시스템을 검증하는 데 사용하고 있습니다. 다른 하나는 인도 뭄바이 지하철의 견인 드라이브 시스템 검증에 사용하고 있습니다.”

최신의 기차에는 최신의 테스트 벤치 개념이 필요합니다.

새로운 전기 구동에 대한 정확한 시험을 보장하기 위해, 알스톰은 HBM 전문가와 협력하여 테스트 벤치의 측정 체인을 최적화했습니다.

알스톰 Charleroi의 검증 수석 전문가인 Jean-Francois Gregoire는 "Perception과 LabVIEW*는 인터페이스와 연결하기가 매우 쉽기 때문에 Genesis HighSpeed, Perception 소프트웨어와 LabVIEW 개발 환경의 조합을 선택했습니다." 라고 설명합니다.

"HBM eDrive 솔루션으로 인해 컴퓨터에 USB 장치를 삽입하는 것과 같이 간단히 플러그 앤 플레이 방식으로 매우 쉽게 전류, 전압, 토크에 대한 다양한 센서를 측정 시스템에 통합할 수 있습니다. 전기 측정 장비의 일부로서 진동 센서를 통합하는 것은 아무 문제없이 가능합니다. 이로써, 테스트 벤치를 구성하는 데 드는 시간 (이전 버전에 비해 2/3의 작업 시간)과 자원이 절약됩니다."

매우 빠른 실시간 시험을 위한 완벽한 시스템

모든 측정 데이터를 안전하고 신뢰성 있게 판별하려면 테스트 벤치의 개별 구성 요소가 완벽하게 함께 작동해야 합니다. 센서는 전류, 전압, 온도, 토크와 같은 측정 신호를 취득하여 데이터 취득 시스템으로 전달합니다.

알스톰 eDrive 구성은 Genesis HighSpeed GEN7tA 데이터 취득 시스템, 3 개의 GN610B 입력 카드, 최대 100MS/s의 고속 신호용 추가 보드, Perception 소프트웨어, T12 토크 변환기로 구성됩니다.

카드 상의 디지털 신호 프로세서 (DSP)는 측정한 데이터를 처리하여 결과를 실시간으로 계산합니다. 계산한 측정 결과는 자유롭게 프로그래밍 가능한 소프트웨어 인터페이스를 사용해서 움직임 제어를 위해 LabVIEW로 전달됩니다. 동시에 HBM의 Perception 소프트웨어는 취득한 모든 원시 데이터를 저장합니다.

Jean-Francois Gregoire는 "측정 데이터와 실시간 계산 결과가 동시에 취득, 저장, 전달됩니다. 이는 분석에 있어 엄청난 장점입니다."라고 힘주어 말합니다. 또 다른 장점은 모든 원시 데이터를 저장할 수 있기 때문에 더 광범위한 후 처리 분석에도 사용할 수 있다는 점입니다." 사이클 동기화 개별 결과 이외에도 지속적으로 측정한 데이터를 처리할 Perception 공식 데이터베이스에 연결할 수 있습니다. 여기에도 프로그래밍 지식이 필요하지 않습니다.

 

"또 하나의 이점이 있습니다. Perception에서 계산을 위한 우리 자체의 공식을 생성하여 공식 데이터베이스에 저장할 수도 있습니다. 이러한 공식은 각각의 컴퓨터 구조 프로그래밍 없이 디지털 신호 프로세서(DSP)의 후 처리, 실시간 계산에 둘 다 사용할 수 있습니다.”

"거의 모든 작업이 자동으로 수행되기 때문에 바로 우리가 시간을 크게 절약하는 이유입니다."

고객 중심의 쉬운 센서 통합과 채널 동기화

Jean-Francois Gregoire는 "LabVIEW와 HBM의 eDrive 솔루션의 결합은 실제로 우리에게 많은 이점을 제공합니다."라고 말합니다. “하드웨어는 센서의 측정 데이터를 동기적으로 기록하여 최대 51 개의 출력 채널에 대해 최대 2MS/s의 샘플링 속도를 허용합니다. 따라서, 필요 시 더 많은 센서를 쉽게 연결할 수 있습니다. eDrive 솔루션은 다른 채널과 입력 카드의 샘플 속도를 자동으로 동기화합니다. 이는 사용자의 간접비를 상당히 줄이게 됩니다. "

알스톰 엔지니어와 개발자는 데이터 취득 시스템을 기존 테스트 벤치 환경에 통합할 때 HBM의 엔지니어로부터 맞춤형 지원을 받았습니다. Jean-Francois Gregoire는 " HBM 전문가들이 그들 시스템의 혜택을 완전히 누릴 수 있도록 지원해 주신 것에 감사합니다. Perception은 데이터를 신뢰하여 취득할 수 있는 효율적인 소프트웨어 프로그램입니다. HBM으로부터의 입문 교육 덕분에 우리는 빠르게 능숙해졌습니다. Perception은 작업하기가 너무 쉽기 때문에, 우리의 특정 목적에 맞는 측정 순서를 정의할 수 있습니다. "라고 설명합니다. " 알스톰과 함께한 시기에 HBM 시스템의 도입은 정말 게임 체인저였습니다." 

*LabVIEW는 National Instruments사의 등록상표입니다. HBM과 HBM이 제공하는 소프트웨어 프로그램이나 기타 상품이나 서비스는 National Instruments사가 제휴, 보증하거나 후원하지 않습니다.

HBM의 eDrive 솔루션이란?

HBM의 eDrive 솔루션은 여러 시험 시스템을 하나의 단일 진실 공급원으로 결합하여 모터, 인버터 시험을 단순화합니다. 여기에는 동급 최강의 센서부터 전력, 기계 출력을 정확하게 측정하기위한 전용 분석 소프트웨어와 결합된 출력 분석기에 이르는 완전한 측정 체인이 포함되어 있습니다. HBM의 eDrive 솔루션은 고객의 고유한 요구 조건에 따라 추가적 전기나 기계 측정을 위해 확장할 수 있습니다. 또한, 고객이나 규제 기관의 쉽고 빠른 시험 진단에 의해 시험 전략을 단순화하고 비용을 절감하며 개발 시간을 단축할 수 있습니다.

알스톰에 대해

전세계적으로 더 친환경적이고 더 스마트한 이동성을 선도하는 알스톰은 운송의 미래를 위한 지속가능한 기반을 제공하는 통합 시스템을 개발하고 판매합니다. 알스톰은 고속철, 지하철, 트램, e-버스에서 통합 시스템, 맞춤형 서비스, 인프라, 신호, 디지털 이동성 솔루션에 이르기까지 완전한 범위의 장비와 서비스를 제공합니다. 알스톰은 세계적으로 60 개국 이상에서 38,900 명의 직원이 근무하고 있습니다.

벨기에에서 알스톰은 견인, 에너지 회수 시스템에 전념하는 센터와 유럽 표준 ERTMS를 포함한 신호 솔루션에 전념하는 센터의 두 개의 우수 센터를 중심으로 활동을 전개하고 있습니다. 알스톰은 500 명의 엔지니어를 포함하여 벨기에에서 1,250 명의 직원을 고용하고 있으며 대학, 중소기업, 스타트업 기업과 협력하여 더 스마트하고 더 친환경적인 이동성을 위해 20 개의 R&D 프로그램을 관리하고 있습니다. 팀은 5 개 대륙에서 100 개가 넘는 프로젝트를 관리하고 있습니다.