KR100933671B1 - 자기부상열차의 공기스프링 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자기부상열차의 각 차량에 설치된 복수 개의 부상시스템 중 특정 부상시스템이 고장 날 경우, 고장 난 부상시스템에 대응하는 공기스프링의 공기를 배기시키고 정상인 부상시스템에 대응하는 공기스프링의 공기압을 유지시켜, 차체 및 승객의 하중이 공기압을 유지하고 있는 공기스프링에 의해 지지되도록 하는 것으로, 자기부상열차의 차량에 구비된 공기스프링을 제어하는 장치로서, 상기 차량의 차체 하부 각 위치에 각기 설치되어 차체를 지지하는 복수 개의 공기스프링; 상기 복수 개의 공기스프링 하부에 각기 설치되어 상기 차량을 부상시키는 복수 개의 부상시스템; 상기 차체가 수평을 유지하도록 상기 복수 개의 공기스프링에 공기를 공급하는 레벨링 밸브; 상기 복수 개의 부상시스템 중 특정 부상시스템에 고장이 발생할 경우, 고장 난 부상시스템의 상부에 설치된 공기스프링의 배기밸브를 개방하여 공기스프링의 공기를 배기시키고 정상인 부상시스템의 상부에 설치된 공기스프링의 공기압이 유지되도록 하여, 차체의 하중이 공기압을 유지하고 있는 공기스프링에 의해 지지되도록 하는 배기 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서 자기부상열차의 각 차량에 설치된 복수 개의 부상시스템 중 특정 부상시스템이 고장 날 경우에도 자기부상열차를 정상 운행할 수 있기 때문에 차량 운행 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

Description

자기부상열차의 공기스프링 제어장치{APPARATUS FOR CONTROLLING AIR SPRING OF URBAN TRANSIT MAGLEV}

본 발명은 자기부상열차의 공기스프링(air spring) 제어장치에 관한 것으로, 특히, 자기부상열차의 각 차량에 설치된 복수 개의 부상시스템 중 특정 부상시스템이 고장 날 경우, 고장 난 부상시스템에 대응하는 공기스프링의 공기를 배기시키고 정상인 부상시스템에 대응하는 공기스프링의 공기압을 유지시켜, 차체 및 승객의 하중이 공기압을 유지하고 있는 공기스프링에 의해 지지되도록 하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자기부상열차의 각 차량에는 4개의 대차가 일렬로 구비되고 차체 및 승객의 하중이 4개의 대차에 의해 나뉘어 지지된다.

이와 같은 대차는 직사각형 모양이고 각 대차의 각 모서리 부분에 공기스프링이 각기 설치된다. 이때 공기스프링은 대차 당 4개 설치되므로 차량 당은 16개 설치된다.

각 공기스프링 하부에는 부상용 전자석을 구비한 부상시스템이 독립적으로 2개 설치된다. 따라서 전술된 바와 같이 공기스프링이 차량 당 16개 설치됨에 따라 부상시스템은 차량 당 32개 설치된다.

이와 관련하여, 종래의 자기부상열차를 구성하는 각 차량에 있어 각기 부상용 전자석을 구비한 복수 개의 부상시스템 중 어느 한 개의 부상시스템이라도 고장이 나면, 고장 난 부상시스템은 부상력을 정상적으로 제공할 수 없게 된다.

즉, 고장 난 부상시스템은 상부의 공기스프링으로부터 전가되는 하중을 견디지 못하고 궤도에 착지하게 됨으로써 결국, 자기부상열차의 운행이 전면적으로 중단될 수밖에 없는 결점이 있다.

본 발명은 전술한 과제를 해결하기 위하여 안출한 것으로, 자기부상열차의 각 차량에 설치된 복수 개의 부상시스템 중 특정 부상시스템이 고장 날 경우, 고장 난 부상시스템에 대응하는 공기스프링의 공기를 배기시키고 정상인 부상시스템에 대응하는 공기스프링의 공기압을 유지시켜, 차체 및 승객의 하중이 공기압을 유지하고 있는 공기스프링에 의해 지지되도록 하는 자기부상열차의 공기스프링 제어장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여,

본 발명의 일 형태에 따르면, 자기부상열차의 차량에 구비된 공기스프링을 제어하는 장치로서, 상기 차량의 차체 하부 각 위치에 각기 설치되어 차체를 지지하는 복수 개의 공기스프링; 상기 복수 개의 공기스프링 하부에 각기 설치되어 상기 차량을 부상시키는 복수 개의 부상시스템; 상기 차체가 수평을 유지하도록 상기 복수 개의 공기스프링에 공기를 공급하는 레벨링 밸브; 상기 복수 개의 부상시스템 중 특정 부상시스템에 고장이 발생할 경우, 고장 난 부상시스템의 상부에 설치된 공기스프링의 배기밸브를 개방하여 공기스프링의 공기를 배기시키고 정상인 부상시스템의 상부에 설치된 공기스프링의 공기압이 유지되도록 하여, 차체의 하중이 공기압을 유지하고 있는 공기스프링에 의해 지지되도록 하는 배기 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 각 공기스프링 하부에 부상시스템이 2개 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 공기 배기 시 배기되는 공기스프링에 연결된 상기 레벨링 밸브의 공기배관을 차단시켜, 배기되는 공기스프링에 공기가 더 이상 제공되지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 배기밸브는 솔레노이드(solenoid) 구동에 의해 동작되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 배기밸브는 소음기를 통해 배기하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 자기부상열차의 각 차량에 설치된 복수 개의 부상시스템 중 특정 부상시스템이 고장 날 경우, 고장 난 부상시스템에 대응하는 공기스프링의 공기를 배기시키고 정상인 부상시스템에 대응하는 공기스프링의 공기압을 유지시켜, 차체 및 승객의 하중이 공기압을 유지하고 있는 공기스프링에 의해 지지되도록 한다.

따라서 자기부상열차의 각 차량에 설치된 복수 개의 부상시스템 중 특정 부상시스템이 고장 날 경우에도 자기부상열차를 정상 운행할 수 있기 때문에 차량 운행 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 자기부상열차를 구성하는 차량을 개략적으로 나타낸 측면도로, 차체(1), 공기스프링(2), 및 부상용 전자석(3)으로 구성된다.

도 2는 도 1에 도시된 차체(1), 공기스프링(2), 및 부상용 전자석(3)과 궤도를 구체적으로 나타낸 단면도이다. 이때 부상시스템(4)은 부상용 전자석(3)을 구비한다. 각 공기스프링(2) 하부에는 부상용 전자석(4)을 구비한 부상시스템(4)이 독립적으로 2개 설치된다.

도 1 및 도 2에 있어서, 먼저 자기부상열차의 각 차량에는 도 4와 같이 4개 의 대차(30, 32, 34, 36)가 일렬로 구비되어 차체(1)를 4부분으로 나누어 지지한다.

이와 같은 각 대차(30, 32, 34, 36)에는 공기스프링이 4개씩 설치되고 차량 당 16개의 공기스프링(40 내지 70)이 설치되어 차체(1)를 지지한다. 즉, 16개의 공기스프링(40 내지 70)은 차체(1)를 공기스프링 작용에 의해 지지하여 차체(1)에 가해지는 진동을 완충시킨다.

16개 공기스프링(40 내지 70)의 각 공기 공급단에 배기밸브(80 내지 110)가 각기 설치되어 있다. 각 배기밸브(80 내지 110)는 필요 시 자신에게 할당된 공기스프링(40 내지 70)의 공기를 외부로 배기시킨다. 이와 같은 공기스프링(40 내지 70)의 공기 배기의 상세한 설명은 후술하기로 한다.

차량 당 설치된 3개의 레벨링 밸브(20, 22, 24)는 16개의 공기스프링(40 내지 70)에 공기를 분담하여 주입한다. 이때 레벨링 밸브(20, 22, 24)는 차체(1)가 수평을 유지할 때까지 공기스프링(40 내지 70)에 각 공통공기배관을 통해 공기를 각기 주입한다.

아울러, 부상시스템(4)은 차량 당 32개가 독립적으로 설치되어 차량을 궤도(5)로부터 부상시켜, 차량이 궤도(5)와 마찰하지 않고 운행되도록 한다.

도 3은 도 1에 도시된 공기스프링(2)의 공기압 선도를 나타낸 도면으로, 공기스프링(2), 배기밸브(11), 솔레노이드(12), 레벨링 밸브(13), 및 소음기(14)로 구성된다.

동 도면에 있어서, 레벨링 밸브(13)는 공통공기배관에 연결된 각 배기밸브(11)를 통해 각 공기스프링(2)에 주입되는 공기의 양을 조절해서 차체(1)가 설정된 높이의 수평상태를 유지하도록 한다. 즉, 각 공기스프링(2)의 높이를 조절하여 차체(1)가 설정된 높이의 수평상태를 유지하도록 한다.

각 배기밸브(11)는 각 공기스프링(2)의 공기압 입력단에 각 공통공기배관을 통해 각기 접속된다. 각 배기밸브(11)는 레벨링 밸브(13)와 공통공기배관을 통해 접속된다. 각 배기밸브(11)는 자신의 솔레노이드(12)의 동작에 따라 레벨링 밸브(13)와 공기압적으로 단절되고 해당 공기스프링(2)의 공기를 자신의 소음기(14)를 통해 외부로 배기시킨다. 이때 각 솔레노이드(12)는 도 5와 같은 배기 제어부(200)로부터 제공되는 배기 제어신호에 의거하여 구동한다.

배기 제어부(200)는 각 차량에 하나씩 설치되어 각 부상제어기를 각기 구비한 32개의 부상시스템으로부터 특정 부상제어기의 고장신호를 제공받을 경우, 고장 난 부상시스템의 상부에 설치된 공기스프링의 배기밸브 예로, 공기스프링(2)의 배기밸브(11)에 설치된 솔레노이드(12)를 구동시킨다. 솔레노이드(12)는 배기 제어부(200)의 구동신호에 따라 구동하여, 배기밸브(11)가 공기스프링(2)의 공기를 소음기(14)를 통해 외부로 배기하도록 하고 레벨링 밸브(13)와 연결된 공통공기배관의 공기공급을 차단시킨다. 이때 부상제어기는 부상시스템에 구비된 부상용 전자석(3)의 부상력을 제어한다.

이와 같은 본 발명에서 차량이 정상일 경우 대차(30, 32, 34, 36)에 설치된 공기스프링(40 내지 70)은 차체(1)와 승객의 하중을 지지하고, 32개의 부상시스템 에 각기 설치된 32개의 부상용 전자석(3)의 부상력은 공기스프링(40 내지 70)의 하중을 지지한다. 결국, 32개 부상시스템의 부상력으로 차량 전체를 지지하게 되는 것이다.

반면, 특정 부상시스템에 고장이 발생하면, 고장 난 부상시스템이 설치된 위치에서 정상적인 부상력을 생성시킬 수 없기 때문에 전체적인 부상력의 균형이 깨어져 결국, 차량은 궤도(5)에 착지하게 된다. 이때 한 개의 부상시스템은 한 개의 부상제어기를 구비한다.

이와 같은 고장 시 배기 제어부(200)는 고장이 발생한 부상시스템에 대응하는 배기밸브의 솔레노이드를 구동시켜, 해당 배기밸브가 공통공기배관을 통해 접속된 레벨링 밸브와 차단되고 해당 공기스프링의 공기를 자신의 소음기를 통해 외부로 배기시키도록 한다.

즉, 특정 부상시스템 고장 시 차량을 비상 착지시킨 후, 고장 난 부상시스템에 대응하는 공기스프링의 공기압을 해당 배기밸브를 통해 배기하여, 차체(1)의 하중이 고장 난 부상시스템에 대응하는 공기스프링에 전달되지 않고 정상인 부상시스템에 대응하는 대부분의 공기스프링으로 배분되도록 한다.

따라서 고장 난 부상시스템이 위치한 부분으로 전달되는 하중이 현저히 감소되기 때문에, 특정 부상시스템에 고장이 발생하더라도 차량을 계속 정상적으로 운행할 수 있다.

이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

도 1은 본 발명에 따른 자기부상열차를 구성하는 차량을 개략적으로 나타낸 측면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 차체, 공기스프링, 및 부상용 전자석과 궤도를 구체적으로 나타낸 단면도이다.

도 3은 도 1에 도시된 공기스프링의 공기압 선도를 나타낸 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 자기부상열차를 구성하는 차량의 전체 공기스프링의 공기압 선도를 나타낸 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 자기부상열차의 공기스프링 제어장치의 일 실시 예를 나타낸 블록도이다.

Claims (5)

1. 자기부상열차의 차량에 구비된 공기스프링을 제어하는 장치로서,

   상기 차량의 차체 하부 각 위치에 각기 설치되어 차체를 지지하는 복수 개의 공기스프링;

   상기 복수 개의 공기스프링 하부에 각기 설치되어 상기 차량을 부상시키는 복수 개의 부상시스템;

   상기 차체가 수평을 유지하도록 상기 복수 개의 공기스프링에 공기를 공급하는 레벨링 밸브;

   상기 복수 개의 부상시스템 중 특정 부상시스템에 고장이 발생할 경우, 고장 난 부상시스템의 상부에 설치된 공기스프링의 배기밸브를 개방하여 공기스프링의 공기를 배기시키고 정상인 부상시스템의 상부에 설치된 공기스프링의 공기압이 유지되도록 하여, 차체의 하중이 공기압을 유지하고 있는 공기스프링에 의해 지지되도록 하는 배기 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기부상열차의 공기스프링 제어장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 각 공기스프링 하부에 부상시스템이 2개 설치되는 것을 특징으로 하는 자기부상열차의 공기스프링 제어장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 공기 배기 시 배기되는 공기스프링에 연결된 상기 레벨링 밸브의 공기배관을 차단시켜, 배기되는 공기스프링에 공기가 더 이상 제공되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 자기부상열차의 공기스프링 제어장치.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 배기밸브는 솔레노이드 구동에 의해 동작되는 것을 특징으로 하는 자기부상열차의 공기스프링 제어장치.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 배기밸브는 소음기를 통해 배기하는 것을 특징으로 하는 자기부상열차의 공기스프링 제어장치.

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