KR100744098B1

KR100744098B1 - 자기부상철도 궤도 및 이를 구비한 교량

Info

Publication number: KR100744098B1
Application number: KR1020060117256A
Authority: KR
Inventors: 최은수; 이관섭; 이영훈; 변윤섭; 김민수
Original assignee: 한국철도기술연구원
Priority date: 2006-11-24
Filing date: 2006-11-24
Publication date: 2007-08-01

Abstract

본 발명의 일 관점에 따르는 자기부상철도 궤도는 측벽이 형성된 교량바닥판; 상기 교량바닥판 위에 배치되고, 저부가 넓게 이루어진 궤도슬래브; 상기 궤도슬래브의 상면에 구비되어 레일을 지지하는 침목; 상기 레일과 마주 대하도록 대차에 배치되는 전자석; 상기 대차의 양측에 각각 수평으로 배치되는 집전장치; 및 상기 집전장치와 결합되도록 상기 교량바닥판의 측벽에 배치되는 제3궤조를 포함하고, 본 발명의 다른 관점에 따르는 자기부상철도 교량은 상기 자기부상철도 궤도; 상기 자기부상철도 궤도를 지지하는 거더; 상기 거더의 하부에 배치되는 교량받침; 및 상기 교량받침의 하부에 배치되는 교각을 포함하여, 종래의 자기부상철도 궤도의 구조보다 높이가 낮고 시공비가 절감되며 궤도틀림이 거의 발생하지 않아 주행안정성 확보에 유리하도록 하는 효과가 있다.

자기부상철도, 궤도, 교량바닥판, 궤도슬래브, 제3궤조, 레일, 교량

Description

자기부상철도 궤도 및 이를 구비한 교량{Magnetic levitation railway and bridge having the same}

도1은 종래의 자기부상철도 궤도의 구조를 나타낸 단면도.

도2는 도1의 자기부상철도 궤도를 구비한 교량을 나타낸 개략도.

도3은 본 발명에 따른 자기부상철도 궤도의 구조를 나타낸 단면도.

도4는 도3의 자기부상철도 궤도를 구비한 교량을 나타낸 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 자기부상철도 궤도 11 : 교량바닥판

11a : 측벽 12 : 궤도슬래브

13 : 레일 14 : 침목

15 : 대차 16 : 전자석

17 : 집전장치 18 : 제3궤조

20 : 거더 21 : 격벽

30 : 교량받침 40 : 교각

본 발명은 자기부상철도 궤도 및 이를 구비한 교량에 관한 것으로, 특히 종래의 자기부상철도 궤도의 구조보다 높이가 낮고 시공비가 절감되며 궤도틀림이 거의 발생하지 않아 주행안정성 확보에 유리한 자기부상철도 궤도 및 이를 구비한 교량에 관한 것이다.

궤도는 레일과 그 부속품, 침목 및 도상으로 구성되며 견고한 노반위에 도상을 일정한 두께로 포설하고 그 위에 침목을 일정간격으로 부설하고 침목 위에 두줄의 레일을 소정간격으로 평행하게 체결한 것으로 노반과 함께 열차하중을 직접 지지하는 역할을 하는 도상 윗부분을 총칭하여 말한다. 또한, 궤도구조는 궤도를 구성하는 제요소의 총칭으로 도상, 침목, 레일 및 그 부속품으로 된 보편적 구조를 일반 궤도구조라 하며 콘그리트 도상구조,직결궤도,완전직결 궤도 등을 특수 궤도구조라 한다.

종래의 궤도구조는 국내의 UTM과 일본의 HSST에서 채용하고 있는 도1과 같은 방식이다. 도1에서 미설명부호인 1은 레일이고, 2는 거더이다.

도1과 같은 자기부상철도의 궤도구조는 전기를 공급하는 제3궤조(미도시)가 교량의 하부에 부착되어 있어 집전장치를 수직으로 설치해야 한다. 여기서, 제3궤조는 차량이 운행하게 되는 2개의 레일 외에 전원을 공급하는 별도의 레일을 말한다.

이러한 경우 교량의 폭은 집전장치에 의해서 제한을 받기 때문에, 경간이 증가하는 경우 교량 강성 증가를 위해서 교량의 폭을 넓게 할 수 없고 높이를 높게 하여 교량의 강성을 확보해야 한다.

그러나, 교량의 높이가 지나치게 높은 경우 도시 미관을 해치고, 전도(轉倒) 에 취약한 구조로 인해 교량의 안정성에 문제를 발생시킬 수 있다.

또한, 이러한 궤도구조는 다음과 같은 단점들이 존재한다.

즉, 레일 및 집전장치에 접근성이 불량하여 유지관리에 어려움이 있고, 측면 공간이 없어 긴급대피 시 차량의 전부 및 후부로만 대피가 가능하기 때문에 측면을 통한 긴급대피가 불가능하여 긴급상황 대처능력이 부족하게 된다. 또한, 침목의 높이가 높기 때문에 긴급대피 시 보행불량을 야기하게 된다. 아울러, 고가의 강거더를 침목으로 사용하므로 비용이 많이 소요된다.

상기와 같은 단점을 보완하기 위해서 일본의 LINIMO에서는 궤도구조와 교량구조를 분리하여 제작하는 도2와 같은 궤도구조 형식을 사용하였으나, 이러한 형식은 다음과 같은 단점을 가지고 있다.

즉, 집전장치 설치를 위한 궤도구조의 높이가 높고, 집전장치 설치에 의해서 궤도구조의 폭이 제한을 받아 교량상부에 집중하중이 작용하므로 교량 바닥판 하부의 교량상자 구조를 좁고 높게 설치하여야 한다. 따라서 전체적으로 구조물의 높이가 높아지고, 도1의 구조에 비해 넓이가 넓어져 거대한 구조물이 된다.

도1 및 도2에 나타낸 궤도구조의 단점은 집전장치를 수직으로 배치하여 교량 및 궤도 슬래브의 높이가 높아지기 때문에 발생하는 문제점들이다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해서는 새로운 형식의 자기부상철도 궤도구조의 개발이 필요하다.

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은, 종래의 자기부상철도 궤도의 구조보다 높이가 낮고 시공비가 절감되며 궤도틀림이 거의 발생하지 않아 주행안정성 확보에 유리한 자기부상철도 궤도 및 이를 구비한 교량을 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따른 자기부상철도 궤도는, 측벽이 형성된 교량바닥판; 상기 교량바닥판 위에 배치되고, 저부가 넓게 이루어진 궤도슬래브; 상기 궤도슬래브의 상면에 구비되어 레일을 지지하는 침목; 상기 레일과 마주 대하도록 대차에 배치되는 전자석; 상기 대차의 양측에 각각 수평으로 배치되는 집전장치; 및 상기 집전장치와 결합되도록 상기 교량바닥판의 측벽에 배치되는 제3궤조를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 궤도슬래브는 강거더로 된 침목을 사용하지 않고 철근콘크리트 궤도슬래브를 사용하므로 재료비가 절감되어 건설비용을 절감할 수 있다.

아울러, 상기 궤도슬래브는 π형상으로 저부를 넓게 하기 때문에 고정하중 및 활하중을 교량바닥판에 넓게 분포시켜, 교량의 상자 거더를 넓고 낮게 제작할 수 있다.

또한, 상기 침목은 강판으로 이루어지는 것이 바람직한데, 강판 침목은 기존의 I형거더 침목에 비해 저렴하므로, 침목 간격을 좁게 배치하여 레일의 부착 및 처짐 개선에 도움이 된다.

한편, 본 발명의 다른 관점에 따른 자기부상철도 교량은, 자기부상철도 궤도; 상기 자기부상철도 궤도를 지지하는 거더; 상기 거더의 하부에 배치되는 교량받침; 및 상기 교량받침의 하부에 배치되는 교각을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 거더는 중앙에 격벽이 형성된 상자 형태로 이루어져 하중전달에 유리하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기부상철도 궤도 및 이를 구비한 교량을 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도3 및 도4는 본 발명에 따르는 자기부상철도 궤도 및 이를 구비한 교량을 나타내기 위한 도면들로서, 도3은 본 발명에 따른 자기부상철도 궤도의 구조를 나타낸 단면도이고, 도4는 도3의 자기부상철도 궤도를 구비한 교량을 나타낸 단면도이다.

본 발명의 일 관점에 따르는 자기부상철도 궤도는, 도3에 나타낸 바와 같이 측벽(11a)이 형성된 교량바닥판(11); 상기 교량바닥판(11) 위에 배치되고, 저부가 넓게 이루어진 궤도슬래브(12); 상기 궤도슬래브(12)의 상면에 구비되어 레일(13)을 지지하는 침목(14); 상기 레일(13)과 마주 대하도록 대차(15)에 배치되는 전자석(16); 상기 대차(15)의 양측에 각각 수평으로 배치되는 집전장치(17); 및 상기 집전장치(17)와 결합되도록 상기 교량바닥판(11)의 측벽(11a)에 배치되는 제3궤조(18)를 포함한다.

즉, 본 발명에 따른 자기부상철도 궤도의 특징은 집전을 위한 집전장치(17)와 결합되는 제3궤조(18)를 교량 측면이나 궤도슬래브의 하부에 설치하지 않고, 도3과 같이 교량바닥판(11)의 측벽(11a)에 설치하고 집전장치(17)를 수직이 아닌 수평으로 배치하는 것이다. 이러한 경우, 집전장치(17)의 높이만큼 궤도구조의 높이를 감소시킬 수 있다.

본 발명에 따른 자기부상철도 궤도의 다른 특징은 다음과 같다.

즉, 집전을 위한 제3궤조를 교량바닥판 상의 측벽에 설치하고, 집전장치는 수평으로 설치한다. 또한, 궤도슬래브는 π형으로 제작함으로써 궤도구조의 높이가 감소하여 고정하중이 감소하고, 강거더로 된 침목을 사용하지 않고 철근콘크리트 궤도슬래브를 사용하므로 재료비가 절감되어 건설비용을 절감할 수 있으며, 궤도슬래브의 저부를 넓게 하기 때문에 고정하중 및 활하중을 교량바닥판에 넓게 분포시켜, 교량의 상자 거더를 넓고 낮게 제작할 수 있다. 이러한 경우, 교량의 높이가 감소하여 도시미관이 개선되고, 긴급대피 시 교량상의 측벽과 궤도슬래브 사이의 공간을 대피로로 활용이 가능하다. 이와 같은 구성은 궤도구조가 간단하고 높이가 낮기 때문에 제작에 유리하고 유지관리 시에도 매우 유용하다.

한편, 레일을 부착하기 위한 침목은 I형 거더를 사용하지 않고 강판을 이용한다. 강판 침목은 궤도슬래브에 앵커볼트를 사용하여 고정되고, 레일은 강판 침목에 용접으로 부착한다. 이와 같이, 강판 침목을 궤도슬래브에 고정하므로 궤도틀림 이 거의 발생하지 않는다.

궤도틀림은 궤도의 궤간, 수평, 방향, 고저, 평면성 등의 틀림을 말한다. 선로는 일반적으로 흙노반위에 레일과 침목을 스파이크 등으로 체결한 궤광을 도상 밸러스트(ballast)로 고정한 구조이다. 이와 같은 궤도는 열차의 반복하중에 의해 궤도의 각부 특히 도상부분에 각종변위와 변형이 발생한다. 이것을 궤도틀림이라 한다.

이와 같이 강판침목을 사용하는 구성은 레일을 통해서 전달되는 휨하중에 의해 궤도슬래브의 철근콘크리트에 압축이 발생하고 강판에는 인장이 발생하게 되어 각 재료의 특성을 반영한 이상적 구성이며, 침목의 높이가 낮아 작업이 용이하다.

또한, 침목의 높이가 매우 낮아, 궤도 슬래브 상부를 자유로이 보행할 수 있어 유지보수가 용이하며, 긴급대피 시 원활한 대피가 가능하다.

아울러, 궤도틀림이 거의 발생하지 않는 구성이므로 차량의 주행안정성 개선에 도움이 된다.

또한, 강판 침목은 기존의 I형거더 침목에 비해 저렴하므로, 침목 간격을 좁게 배치하여 레일의 부착 및 처짐 개선에 도움이 된다.

한편, 본 발명의 다른 관점에 따른 자기부상철도 교량은, 도4에 나타낸 바와 같이 상기한 자기부상철도 궤도(10); 상기 자기부상철도 궤도(10)를 지지하는 거더(20); 상기 거더(20)의 하부에 배치되는 교량받침(30); 및 상기 교량받침(30)의 하부에 배치되는 교각(40)을 포함한다.

교량의 상부구조는 상자 형태 또는 거더형식으로 구성할 수 있다.

상부구조를 상자 형태로 하는 경우 중앙에 격벽(21)을 설치하는 것이 하중전달에 유리하다.

또한, 상자의 상판을 교량의 바닥판으로 활용할 수 있어 경제적인 교량단면 구성이 가능하다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형, 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 자기부상철도 궤도 및 이를 구비한 교량에 의하면, 종래의 자기부상철도 궤도의 구조보다 높이가 낮고 시공비가 절감되며 궤도틀림이 거의 발생하지 않아 주행안정성 확보에 유리하도록 하는 효과가 있다.

Claims

측벽이 형성된 교량바닥판;

상기 교량바닥판 위에 배치되고, 저부가 넓게 이루어진 궤도슬래브;

상기 궤도슬래브의 상면에 구비되어 레일을 지지하는 침목;

상기 레일과 마주 대하도록 대차에 배치되는 전자석;

상기 대차의 양측에 각각 수평으로 배치되는 집전장치; 및

상기 집전장치와 결합되도록 상기 교량바닥판의 측벽에 배치되는 제3궤조를 포함하는

자기부상철도 궤도.
제1항에 있어서,

상기 궤도슬래브는

철근콘크리트로 이루어지는

자기부상철도 궤도.
제1항에 있어서,

상기 궤도슬래브는

π형상으로 이루어지는

자기부상철도 궤도.
제1항에 있어서,

상기 침목은

강판으로 이루어지는

자기부상철도 궤도.
청구항1 내지 청구항4 중 어느 한 항에 따른 자기부상철도 궤도;

상기 자기부상철도 궤도를 지지하는 거더;

상기 거더의 하부에 배치되는 교량받침; 및

상기 교량받침의 하부에 배치되는 교각을 포함하는

자기부상철도 교량.
제5항에 있어서,

상기 거더는

상자 형태로 이루어져 중앙에 격벽이 형성되는

자기부상철도 교량.