A Study on the Development of Capacitor Exchange Type GDU of Propulsion Control Device of Electric Railway Vehicle Capable of Life Diagnosis

수명진단이 가능한 전기철도차량 추진제어장치의 커패시터 교환 형 GDU 개발에 관한 연구

The propulsion control device of an electric railway vehicle is a key main component corresponding to an engine of an automobile, and a device for controlling this is a device called a GDU (Gate Drive Unit). Also, when the frequency of failure of the propulsion control system was analyzed, the nonconformity ratio of GDU was the highest. GDU was not able to access core technologies due to the introduction of foreign products, and there were general problems with overall maintenance activities due to discontinuation of GDU of the manufacturer. The GDU has reached the end of its life with 23 to 14 years of long-term use.In order to solve these problems, this study was designed to identify the proper life span by analyzing compatible GDU's acquisition and failure, and to improve the existing system of maintenance focusing on health inspection. Maintenance of the components with a short life span compared to the entire service life is essential. Most foreign parts introduced at the beginning of the construction are not replaced due to technical problems or long-term operation. However, due to the characteristics of railway vehicles with a long life span of more than 25 years, it is necessary to maintain them for a long period of time. The study should be more concrete and empirical. The replacement type GDU of capacitors was able to easily measure the life of the capacitance by removing the capacitor modules, measure the life span of each unit test, and accurately perform preventive maintenance of the capacitor.

전기철도차량의 추진제어장치는 자동차의 엔진에 해당되는 핵심 주요부품이며 이를 제어하는 장치는 GDU(Gate Drive Unit)라는 장치를 이용한다. 또한, 추진제어장치의 고장 빈도를 파악해보면 GDU에 대한 부적합 비율이 가장 높았다. GDU는 외국산 도입으로 인하여 핵심기술의 접근이 불가하였고, 제작사의 GDU 단종으로 전반적인 유지보수 활동에 전반적인 문제점이 있었다. GDU는 최장 23년부터 최근 14년의 장기간 사용으로 수명이 도래하였다. 본 연구는 이러한 문제점을 해결하고자 호환이 가능한 GDU의 확보와 고장을 분석하여 적정수명을 파악하기 위한 것으로, 기존의 상태검사 위주의 유지보수 방법 개선을 위해 설계를 변경하여 추진제어장치의 GDU를 커패시터 교환 형으로 개발하였다. 전체수명에 비해 비교적 수명이 짧은 구성부품의 유지보수는 필수이며, 대부분의 건설초기의 최초 외산도입 부품은 기술종속 및 장기운영의 결과로 관련 부품의 단종이 발생하면 고장발생 시 수급불가 등으로 기본적인 교환에 대한 유지보수에 문제점이 발생되고 있으나, 25년 이상으로 전체수명이 긴 철도차량의 특성상 앞으로도 상당기간 운영이 필요하여 개조 혹은 대체품 개발로 부품확보 및 일정수준의 품질을 유지할 필요가 강조되며, 이에 대한 연구는 보다 구체적이고 실증적으로 이루어져야 한다. 커패시터 교환 형 GDU는 커패시터 모듈의 분리를 통해 정전용량을 쉽게 측정하여 수명을 판단하고, 단품 시험과 커패시터의 수명을 측정하여 정확한 예방유지보수를 할 수 있어서 운행 중 열차의 부적합을 미리 예방할 수 있으며, 24개월 이상의 영업 운전을 통하여 한건의 부적합 없이 영업운행에 성공하여 기존품의 대체 가능여부를 검증하였다.