KR101012914B1

KR101012914B1 - 에너지 흡수 시스템

Info

Publication number: KR101012914B1
Application number: KR1020047012175A
Authority: KR
Inventors: 겔판드메튜에이.; 벨로지조셉; 패너존에스.; 맥켄지노먼디.; 루안슈빈; 불라드주니어디.랜스; 앨버슨딘씨.
Original assignee: 유니버설 세이프티 리스폰스, 인크.
Priority date: 2002-02-07
Filing date: 2003-02-06
Publication date: 2011-02-08
Also published as: OA12769A; HK1078624A1; CN100510266C; JP2008274754A; AU2003225553A1; AP1827A; MXPA04007710A; CA2475629A1; US6843613B2; US20040228683A9; AU2003225553B2; JP2010144510A; WO2003066967A3; IL204960A0; WO2003066967A2; NZ535115A; US20040156677A1; KR20050019065A; EP1481132A4; EP1481132A2

Abstract

철도 교차로(12)를 위한 대형 지면으로 회수될 수 있는 자동차 베리어에 관한 것이다. 콘크리트 벙커(30)는 도로(10)의 각 측에 배치된다. 각 벙커(30)에 고정된 직립 콘크리트 충전 강 파이프(32)는 회전 및 축방향 운동을 위한 슬리브(72)를 구비한다. 그물(20)은 도로(10)를 가로질러 연장되어 충격 흡수기(84)의 대항 단부에 부착된다. 그물(20)과 자동차(26)의 충돌은 그물(20)에 장력을 발생시킨다. 충격 흡수기(84)는 그물(20)로부터 최소 한계에 도달하거나 초과하는 인장력에 대한 응답으로 파이프의 축을 중심으로 회전하는 동안 신장한다. 그물(20)로부터의 힘은 강 파이프의 축을 통과한다. 그물(20)은 철도 트랙에 평행하고 도로(10)를 횡단하는 피트(38)에 저장되고, 적절한 때에 상승 및 하강된다. 그물(20)은 정점, 골부 및 중심점을 갖는 파형으로 도로를 가로질러 연장되는 케이블을 포함한다.

철도 건널목, 도로, 스텐션, 충격 흡수기, 그물

Description

에너지 흡수 시스템 {ENERGY ABSORBING SYSTEM}

본 발명은 예를 들면 이탈 차량(errant vehicle)의 에너지와 같은 의도되지 않은 에너지를 소산시키는데 사용될 수 있는 에너지 흡수 시스템에 관한 것이다. 시스템은 HOV 레인(lane) 교통 제어, 도개교(drawbridge), 안전 게이트 또는 충돌 완충 적용을 포함하는 다양한 적용에 사용될 수 있다. 일 적용에서, 시스템은 경고 게이트가 하강하거나 영역 내에 열차가 존재하는 동안 차량이 철로 트랙(railroad track)을 횡단하는 것을 방지하는데 사용된다.

차량이 철로 트랙을 부적절하게 횡단하는 문제점이 열차의 평균 속도 및 도로 상의 차량의 수의 증가에 기인하여 더욱 증가하고 있다. 예를 들면, 인구 밀집 지역을 통과하는 신규한 고속 철도 레인이 최근에 미국의 동부 지역에서 운행되고 있다. 부적절한 시기에 차량이 트랙을 횡단하는 것을 방지하기 위한 전통적인 시스템은 완전히 만족스럽지는 않은 것으로 판명되었다. 전통적인 게이트는 열차가 진입하는 것을 미처 확인하지 않은 성급한 운전자에 의해 우회될 수 있고, 어느 경우에는 제어가 불가능한 차량을 정지시킬 수 없다.

다른 차량 배리어가 제안되었지만, 아무것도 실행 가능하면서 상업적으로 실용적인 방식으로 문제점을 해결하지 못했다. 따라서, 종래의 게이트가 여전히 철 로 횡단을 방지하기 위한 가장 통상적인 시스템이다.

일 태양에서, 본 발명에 따른 에너지 흡수 시스템은 스텐션과, 스텐션 둘레로 회전 가능한 지지 슬리브와, 그의 압축 상태로 슬리브에 연결되는 하나 이상의 유압식 충격 흡수기와, 충격 흡수기에 연결된 한계력 안전 기구(threshold force securing mechanism)와, 충격 흡수기에 연결된 지면으로 회수될 수 있는 제지 그물을 포함하고, 안전 기구는 적어도 최소 한계력의 인장력이 작용할 때까지 충격 흡수기의 신장을 방지하고, 최소 한계력은 충격 흡수기 상에 정지 상태의 제지 그물에 의해 작용하는 정적 인장력을 초과하며, 최소 한계력은 자동차가 상당한 속도로 그물에 충돌할 때 그물이 충격 흡수기에 작용할 수 있는 동적 인장력보다 작다.

다른 태양에서, 본 발명에 따른 에너지 흡수 시스템은 수직축을 고정하기 위한 고정 수단과, 고정 수단에 연결되어 수직축 둘레로 회전하면서 인장력을 흡수하기 위한 충격 흡수 수단과, 충격 흡수 수단에 연결되어 적어도 최소 한계력의 인장력에 의해 작용될 때까지 충격 흡수 수단의 신장을 방지하기 위한 한계력 안전 수단을 포함한다. 바람직하게는, 충격 흡수 수단은 고정 수단 및/또는 축 둘레로 회전하기 위해 회전 수단에 연결된다. 회전 수단은 예를 들면 지지 슬리브일 수도 있다. 에너지 흡수 시스템은 충격 흡수 수단 상의 토오크에 기인하는 변형을 방지하도록 충격 흡수 수단에 구조적 강도를 부가하기 위한 토오크 보호 수단을 더 포함한다. 제지 수단은, 힘을 흡수하고 충격 흡수 수단으로 및 충격 흡수 수단을 통해 지지 수단으로 힘을 전달하기 위해 충격 흡수 수단에 연결될 수도 있다. 제지 수단은 제지 그물 또는 그물 수단을 포함할 수도 있다. 이는 편자 케이블(horseshoe cable), 또는 정점(peak), 골부(valley) 및 중간점이 있는 수직 진폭을 갖는 파장 패턴으로 대체로 수평으로 연장하는 케이블을 포함하는 것이 바람직하고, 파장 중간점의 접선은 정점과 골부의 접선으로부터 적어도 90°이다.

또 다른 태양에서, 본 발명에 따른 에너지 흡수 시스템은 스텐션과, 스텐션 상에서 회전 가능하고 선택적으로 수직으로 활주 가능한 지지 슬리브와, 슬리브에 연결된 충격 흡수기와, 충격 흡수기에 연결되어 적어도 최소 한계력의 인장력에 의해 작용될 때까지 충격 흡수기의 신장을 방지하는 전단 핀을 포함한다. 바람직하게는, 최소 한계력은 약 13.3 kN 내지 약 66.7 kN(약 3,000 내지 약 15,000 lbf)이다. 가장 바람직하게는, 최소 한계력은 약 22.2 kN 내지 약 44.5 kN(약 5,000 내지 약 10,000 lbf)이다. 에너지 흡수 시스템은 충격 흡수기를 지지하는 스텐션 상의 2개 이상의 충격 흡수기 사이에 휘일 및 크로스 바아를 포함할 수도 있다.

다른 태양에서, 본 발명에 따른 에너지 흡수 시스템은 스텐션과, 스텐션 상에서 회전 가능하고 선택적으로 수직으로 미끄럼 가능한 지지 슬리브와, 슬리브에 연결된 충격 흡수기와, 충격 흡수기에 연결된 제지 그물과, 충격 흡수기에 연결되어 적어도 최소 한계력의 인장력에 의해 작용할 때까지 충격 흡수기의 신장을 방지하는 전단 핀을 포함한다. 바람직하게는, 정지 상태의 제지 그물은 충격 흡수기 상에 정적 인장력을 작용하고, 최소 한계력은 정적 인장력을 초과한다. 그물은 도로를 가로질러 연장되고 지면으로 회수될 수 있는 것이 바람직하다. 그물은 편자 케이블(horseshoe cable), 또는 정점, 골부 및 중간점이 있는 수직 진폭을 갖는 파장 패턴으로 대체로 수평으로 연장하는 케이블을 포함하는 것이 바람직하고, 파장 중간점의 접선은 정점과 골부의 접선으로부터 적어도 90°이다.

또 다른 태양에서, 본 발명에 따른 제지 그물은 상부, 중간 및 저부 수평 연장 구조 케이블과, 수평 연장 케이블 사이로 이를 따라 연장하는 편자 케이블, 또는 정점, 골부 및 중간점을 갖는 수직 진폭을 갖는 파장 패턴으로 수평 연장 구조 케이블을 따라 대체로 수평으로 연장하는 케이블을 포함하고, 파장 중간점의 접선은 정점과 골부의 접선으로부터 적어도 90°이다.

또 다른 태양에서, 본 발명에 따른 철로 건널목 안전 시스템은 도로와, 도로를 가로지르는 철로 트랙과, 도로의 양 측면에 각각 설치된 제1 및 제2 에너지 흡수 시스템과, 자동차가 철로 트랙을 횡단하는 것을 제지하기 위한 지면으로 회수될 수 있는 제지 수단을 포함하고, 상기 제지 수단은 철로 트랙의 양 측면에서 제1 및 제2 에너지 흡수 시스템 사이로 도로를 가로질러 연장하고, 상기 제1 및 제2 에너지 흡수 시스템의 각각은 고정 수단을 위한 견고한 지지를 제공하기 위한 지지 수단과, 지지 수단에 대해 수직축을 견고하게 고정하기 위한 고정 수단과, 충격 흡수 시스템에 인가된 힘을 흡수하고 수직축 둘레로 회전하도록 고정 수단에 장착되는 충격 흡수 수단과, 충격 흡수 수단에 연결되어 적어도 최소 한계력의 인장력에 의해 작용될 때 충격 흡수기의 신장을 방지하는 한계력 안전 수단을 포함하고, 상기 제지 수단은 편자 케이블을 포함한다.

도1a는 본 발명의 일 실시예가 실시되어 자동차를 제지하는 다차선 도로용 철로 건널목을 도시하는 사시도이다.

도1b는 바람직한 실시예가 실시되어 자동차를 제지하는 다차선 도로용 철도 건널목을 도시하는 사시도이다.

도2a는 철로 트랙의 일 측면에 나타날 수 있는 실시예의 부분 절개 상면도이다.

도2b는 그물 슬롯, 벙커, 그물, 스텐션 및 그물 승강 기구의 부분 단면 측면도로서, 이 그물 승강 기구는 한계력 안전 기구를 갖고 충격 흡수기를 지지하기 위한 휘일 및 수직 크로스 바아를 갖는 한 쌍의 유압식 충격 흡수기를 포함하는 부분 단면 측면도이다.

도2c는 그물 슬롯, 벙커, 그물, 스텐션 및 그물 승강 기구의 부분 단면 측면도로서, 이 그물 승강 기구는 한계력 안전 기구를 갖고 충격 흡수기를 지지하기 위한 휘일 및 수직 크로스 바아를 갖지 않는 한 쌍의 유압식 충격 흡수기를 포함하는 부분 단면 측면도이다.

도3a는 철로 트랙의 일 측면에서 본 제2 실시예의 평면도이다.

도3b는 충격 흡수기를 지지하는 수직 크로스 바아 및 휘일을 갖는, 철로 트랙의 일 측면에서 본 제2 실시예의 평면도이다.

도3c는 충격 흡수기를 지지하는 수직 크로스 바아 및 휘일을 갖지 않는, 철로 트랙의 일 측면에서 본 제2 실시예의 평면도이다.

도4a는 슬리브 및 그물 승강 잭을 구비한 스텐션의 단면도이다.

도4b는 슬리브 및 그물 승강 잭을 구비한 스텐션의 측면도이다.

도5는 한계력 안전 기구를 갖는 충격 흡수기 및 슬리브를 구비한 스텐션의 분해된 사시도이다.

도6a는 한계력 안전 기구로 작용하기 위한 전단 핀을 갖는 유압식 충격 흡수기의 양호한 실시예를, 정지 상태에서 부분적으로 절결하여 도시하는 측면도이다.

도6b는 한계력 안전 기구로 작용하기 위한 전단 핀을 갖는 유압식 충격 흡수기의 양호한 실시예를 그물에 의한 차량 충돌 이후의 신장된 상태에서 부분적으로 절결하여 도시하는 측면도이다.

도7a는 한계력 안전 기구 및 토오크 보호 구조체로 작용하기 위한 전단 핀을 포함한 유압식 충격 흡수기의 양호한 제2 실시예를 정지 상태에서 부분적으로 절결하여 도시하는 측면도이다.

도7b는 한계력 안전 기구 및 토오크 보호 구조체로 작용하기 위한 전단 핀을 갖는 유압식 충격 흡수기의 양호한 제2 실시예를 그물에 의한 차량 충돌 이후의 신장된 상태에서 부분적으로 절결하여 도시하는 측면도이다.

도8은 일 실시예에 따른 그물의 확대된 측면도이다.

양호한 실시예의 일 태양의 에너지 흡수 시스템은 힘을 흡수하기 위해 스텐션 상에 장착된 충격 흡수 기구와 같은 고정된 수직축을 제공하기 위한 스텐션 또는 다른 기구와, 충격 흡수 기구에 연결된 다른 베리어 또는 제지 그물을 포함한다. 충격 흡수 기구는 바람직하게는 축을 중심으로 회전하도록 장착되고, 축에 대해 대체로 직교 방향으로 신장될 수 있다.

바람직하게는, 피스톤이 최소 한계력과 일치하거나 또는 초과하는 인장력에 반응하는 것을 제외하고는 신장되지 않도록, 충격 흡수 기구는 안전 기구를 구비한 유압식 충격 흡수 기구이다. 일 태양에서, 이는 정지 상태에 있는 제지 그물로부터의 정적 인장력이 최소 한계력을 초과하지 않고, 제지 그물로 구동하는 차량으로부터 충격 흡수기 상에 가해진 동적 인장력으로 인해 증가된 장력이 최소 한계력을 초과하지 않는다.

다른 실시예에 따르면, 제지 그물은 상부, 중간, 저부 수평 연장 구조 케이블을 포함한다. 편자 곡선 내에 배열된 케이블은 수평 방향으로 연장된 케이블을 따라서 그리고 그 사이로 연장된다. 용어 "편자 곡선"은 복수개의 편자형 정점 및 복수개의 편자형 골부를 포함한 파장 형태의 곡선을 포함한다. 이러한 케이블은 개선된 포획력을 갖는 것으로 판명되었다. 양호한 실시예에서, 상기 케이블은 정점, 골부 및 중심점을 포함하는 (사인 파장과 유사한) 수직 진폭을 갖는 파장 유형으로 대체로 수평 방향으로 연장되고, 파장 중심점의 접선은 이하에 설명되는 바와 같이 정점 및 골부의 접선으로부터 적어도 90도이다.

도면을 참조하면, 유사한 참조 번호는 몇몇의 도면에 걸쳐 동일하거나 또는 상응하는 부분을 나타내고, 특히, 도1a 및 도1b에서 실시예의 일반적인 구성은 통상의 철도 건널목에 설치되어 도시된다. 도로는 일반적으로 참조 번호 10으로 표시되고, 철로 트랙은 일반적으로 참조 번호 12로 표시된다. 한 쌍의 포획 그물(20)이 트랙(12)에 대해 평행하게 도로(10)를 가로질러 펴진다. 각 포획 그물(20)은 도로(10)의 대향하는 측면에 위치된 한 쌍의 하우징(22) 사이에 연장된다. 상 기 그물(20)은 각 단부에서 차례로 연결되거나 또는 이하에 상세하게 설명되는 바와 같이, 승강 그물(20)을 위한 기구의 부분으로 고려될 수 있는 충격 흡수기에 연결된다. 상기 기구는 하우징 내에 모두 포함될 수 있다. 다르게는, 상기 기구는 도1a 및 도1b에 도시된 바와 같이 하우징으로부터 돌출될 수 있다. 다르게는, 상기 하우징은 모두 생략될 수 있다. 상기 기구는 통상적으로 철도 건널목의 게이트를 제어하기 위해 사용되는 표준 기차 검출 시스템의 제어 하에 있다. 각 하우징(22)은 지지 및 안정성을 제공하는 지지부(28)를 덮는다.

바람직하게는, 각 그물(20)은 하우징(22) 사이의 도로(10)를 횡방향으로 가로질러 연장되는 슬롯(24) 내에 일반적으로 보관된다. 기차가 통과할 때, 차량(26)이 차량 및 차량 탑승자가 트랙(12) 상으로 접근하는 것을 방지하기 위해 그물(20)에 의해 제지되고 그물(20)로 충돌하는 것이 도1a 및 도1b의 상부에 도시된다. 상부 그물(20)은 얕은 "V" 형태를 형성하도록 정지 상태로부터 충돌에 의해 편향된다. 그러나, 편향될 수 있는 능력은 차량(26)이 점차적으로 정지하는 것을 허용하는 제지력을 제공하여, 차량(26) 및 차량의 탑승자에 작용하는 충격력의 악영향을 줄인다. 편향 기능 및 제지 기능은 이하에 자세히 설명될 단일 에너지 흡수 시스템에 의해 달성된다.

도2a에는 도로(10) 및 하우징(22)을 포함한 평면도가 도시된다. 도2b는 도2a의 선(2B-2B)을 따른 측면도를 도시한다. 도2c는 유사한 도면을 도시한다. 지지부(28)는 콘크리트 벙커(30) 및 스텐션(32)을 포함한다. 스텐션(32)은 강성으로 고정된 수직축(52)에 대한 구조물이다. 벙커(30)는 소정 위치에 부어질 수 있거나 또는 다르게 제조되어 도로(10)의 각 측면의 소정 위치에 설치될 수 있고, 기초부(34) 및 직립 벙커벽(36)을 포함한다. 벽(36)은 벙커(30) 내에서 도로(10)를 향해 상방으로 개방되는 피트(38)를 한정한다. 기초부(34)는 통상적으로 예를 들어 약 60 cm(2 피트) 내지 약 365 cm(12 피트)의 폭 및 약 91 cm(3 피트) 내지 약 274 cm(9 피트)의 깊이일 수 있다. 벽(36)의 상부(40)는 바람직하게는 벙커(30) 주위로 보호 커브(curb)를 제공하기 위해 지표면(42)에서 약 15cm(6 인치) 위에 있다. 섬프 펌프(44)는 바람직하게는 배수 파이프(46) 내로 축적될 수 있는 피트(38)의 물을 제거하기 위해 제공된다.

약 63 cm(25인치)의 강 파이프(48)를 포함할 수 있는 스텐션(32)은 콘크리트(50)로 채워지고, 바람직하게는 피트(38)의 하부에서 기초부(34)의 약 122 cm(4피트) 깊이에 매설되고, 기초부(34)의 상부에서 약 152 cm 내지 약 183 cm(5 내지 6 피트) 위에 연장된다. 스텐션(32)은 수직축(52)을 포함하고, 그 기능은 이하에서 설명될 것이다. 기초부(34) 및 벽(36)은 고체 콘크리트로 구성될 수 있다. 지지부(28)의 크기 및 질량으로 인해, 그 위에 부가되는 힘을 유지하는 고체 지지부가 제공된다.

또한 모든 벙커(30)가 동일할 수 있으므로 자세히 설명되지 않은 다른 벙커(30)로 도로(10)를 가로질러 연장되는 콘크리트 도로 기초부(54)가 위치된다. 도로 기초부(54)는 바람직하게는 편리한 크기 및 형상의 리세스를 포함하는 적어도 하나의 키 슬롯(56)을 포함한다.

도로 기초부(54)는 저장을 위해 그물(20)이 하강되는 도로 내의 그물 슬롯(24, 24')을 포함하는 사전 성형된 한 쌍의 콘크리트 구조물(58, 58')을 지지한다. 도2b 및 도2c에 도시된 바와 같이, 그물 슬롯(24, 24')의 상부(60)는 지표면(42)에 있으므로, 도로(10)의 표면에 평평하게 된다. 구조물(58, 58')은 본질적으로 도2a 내지 도2c에 단부 대 단부로 도시된 한 쌍의 그물 슬롯(24, 24')을 형성한다. 각 구조물(58, 58')은 슬롯(24, 24')을 한정하는 한 쌍의 직립 아암(64, 64') 및 베이스(62, 62')를 갖는 대체로 U자-형상이다. 콘크리트 구조물(58, 58')은 거울상이거나 또는 동일하므로, 구조물(58)의 이하의 설명도 58'에도 적용될 수 있다. 그물 슬롯(24)의 예시는 본원에서 참조되는 젤판드(Gelfand) 등의 미국 특허 제5,762,443호의 도8에 단면도로 도시된다.

도2b 및 도2c에 도시된 부분 단면도는 슬롯(24)과 피트(38)로 양분된다. 기부(62)의 상부면은 슬롯(24)에 축적되는 것으로부터 런오프를 허용하도록 피트(38)를 향해 경사지고, 여기서 이는 고형화되어 방해를 야기할 수 있다. 도2b 및 도2c에 도시된 바와 같이 경사가 감소될 수 있다는 것을 주목해라. 그물 슬롯(24)을 형성하는 콘크리트 구조물(58)은 다른 곳에서 예비 주조되고 다음에 부지(site)로 운반될 수 있다. 그물 슬롯(24)의 기부(62)는 바람직하게는 키이 슬롯(56)에 상보적 크기 및 형상인 적어도 하나의 하방으로 신장된 키이(66)를 구비한다. 키이(66)는 도로 기초부(54)와 시스템을 정렬시키는 것을 돕고 도로 기초부(54)에 대해 콘크리트 구조물(58)의 임의 전단 이동을 방지한다. 키이(66)가 키이 슬롯(56) 안으로 끼워진 후, 키이 슬롯(56)은 바람직하게는 그라우트식 고형이다. 콘크리트 구조물(58)을 예비주조하고 이를 키이(66)에 제공하는 것은 부지에서 건설을 단순화하여 건설 비용을 감소시킨다.

도2b 및 도2c에 각각 도시된 바와 같이, 에너지 흡수 시스템은 충격 흡수기를 지지하는 충격 흡수기 사이의 수직 크로스 바아(82)와 휘일(80)을 구비하거나 구비하지 않고 제공될 수 있다. 크로스 바아는 또한 충격 흡수기 상에 수직 토오크를 완화시킬 수 있는데, 이는 다르게는 그물과 충돌하는 차량이 상부와 저부 케이블(및 이에 따라 충격 흡수기)이 함께 압착되게 하는 사실로 인해 일어날 수도 있다. 따라서, 크로스 바아는 이러한 수직 토오크에 대한 안정기로 작용할 수 있다. 휘일(80)과 크로스 바아(82)는 충격 흡수기(84)가 길거나 및/또는 무거울 때 특히 바람직하다. 휘일(80)과 크로스 바아(82)가 편자 케이블을 포함하는 그물 형상으로 도시되지만, 도1a에 도시된 형상을 포함하는 다른 그물 형상으로 실시될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 더욱이, 스키드 판(skid plate) 또는 다른 지지 수단이 이와 조합하여 또는 휘일을 대체하여 사용될 수 있다는 것이 쉽게 이해될 수 있다.

도4a, 도4b, 도5, 도6a, 도6b, 도7a 및 도7b를 참조하면, 에너지 흡수 시스템의 양호한 실시예는 회전가능하고 스텐션(stanchion, 32) 위에 수직 활주가능한 지지 슬리브(72)와, 충격 흡수기 플랜지(114)를 지지 슬리브 플랜지(116)에 고정시킴으로써 지지 슬리브(72)에 장착된 한 쌍의 충격 흡수기(84)를 포함한다. 충격 흡수기(84)에는 이후 상세히 설명되는 바와 같이, 한계력 안전 기구(threshold force securing mechanism)가 갖춰진다.

스텐션(32)은 기초부(34)에 끼워져서 수직 축(52)의 위치를 콘크리트에 단단히 고정시킨다. 지지 슬리브(72)는 스텐션(32) 상에서 수직으로 활주 가능하다. 바람직하게는, 도4a, 도4b 및 도5에 도시된 바와 같이, 지지 슬리브(72)는 외부로 밀링된 스텐션(32)을 끼우도록 뚫린 내부에 가압 끼워진 러브리트 청동 삽입체(76)를 구비한 아연도금된 강 슬리브(74)를 포함한다. 도5에서, 삽입체(76)는 강 슬리브(74)로부터 분리되어 도시된다. 두 개의 충격 흡수 기구(84)가 하나 위에 다른 하나가 지지 슬리브(72) 위에 장착된다(도5참조).

각각의 충격 흡수 기구(84)의 하우징(110)은 강 슬리브(74)에 고정되고, 피스톤(112)은 그물(20)에 연결된다. 도3a, 도3b, 도3c 및 도8에 도시된 연결은 그물(20)을 피스톤(112)에 부착하는 많은 방법 중 단지 예시적인 것이다.

일 실시예로, 충격 흡수기(84)는 22241 N(5,000 lbf) 복귀력을 가진 어큐뮬레이터 및 30.48 cm(12 in) 스트로크에 약 222411 N(50,000 lbf) 저항을 구비한 유압식이다. 다른 실시예로, 충격 흡수기(84)는 22241 N(5,000 lbf) 복귀력을 가진 어큐뮬레이터 및 1.21 m (4 ft) 스트로크에 약 222411 N(50,000 lbf) 저항을 구비한 유압식이다.

도5에 가장 잘 도시된 바와 같이, 강 슬리브(74)는 충격 흡수기 플랜지(114)에 연결된 플랜지(116)를 구비한다. 충격 흡수기 실린더(110)는 플랜지(114)에 의해 그에 제거 가능하게 장착된다. 충격 흡수기 피스톤(112)은 그물(20)에 제거 가능하게 부착된다. 일 실시예로, 그물(20)에 부착된 (도시되지 않은) 내부 나사식 슬리브 볼트에 수용되는 피스톤(112)의 나사식 신장부(118)에 의해 부착이 수행된다. 바람직하게는, 케이블, 클램프 또는 다른 적절한 고정 기구가 그물(20)을 피스톤(112)에 고정시키도록 관통될 수 있는 도6a, 도6b, 도7a 및 도7b에 도시된 바 와 같은 피스톤(112)의 작은 구멍 신장부(119)에 의해 부착이 수행된다.

도6a 및 도6b는 충격 흡수 기구의 양호한 실시예를 도시한다. 충격 흡수기(84)는 각각 정지 상태 및 확장된 상태로 도시된다. 상부에서 볼 때, 상부 충격 흡수기(84)만을 볼 수 있으며, 나머지는 보여지는 것 아래에 직접 놓여진다. 정지 상태(도6a)에서, 그물(20)은 도1a 및 도1b의 바닥 그물(20)에 의해 예시되는 방식으로 도로(10)를 가로질러 횡으로 스트레칭 된다. 도6a에서 볼 수 있는 바와 같이, 그물(20)은 아직 차량과 충돌되지 않았다.

충격 흡수기(84)는 한계력 안전 기구(threshold force securing mechanism)에 의해 고정되어, 통상적으로 가압된 상태로 있다. 상기 기구는 한계 인장력(threshold tensile force)을 견딜 수 있다. 일 실시예로, 한계력 안전 기구는 전단 핀 컬러(101, shear pin collar)를 통해 전단 핀 링(102, shear pin ring)으로 삽입된 일련의 전단 핀(100, shear pin)을 포함한다. 전단 핀 컬러(101)는 일체식일 수 있거나 또는 충격 흡수기의 타부분으로부터 분리될 수 있다. 전단 핀은 세트 나사(103)에 의해 고정될 수 있다. 전단 핀을 대체하거나 그와 결합하여 사용될 수 있는 다른 한계력 안전 기구는 용이하게 생각할 수 있다. 예로써, 브레이크 패드와 같은 안전 기구, 평형추(counterweight) 또는 다른 평형력(counter-force)이 사용될 수 있다. 한계력 안전 기구는 충격 흡수기(84)가 압축된 상태로부터 확장하지 않으면서 그물(20)을 팽팽하게 당기는 것을 허용한다. 도로(10)의 타측 상의 충격 흡수기는 동일한 구성으로 그물(20)의 타측을 팽팽하게 당길 수 있다. 전형적으로, 포획 그물(20)은 케이블 상에 22241 내지 44482 N(5,000 내지 10,000 lbf)의 예비 인장 수평 하중으로 설치된다.

차량(26)이 그물(20)과 충돌할 때, 차량은 그물을 구부려서 충격 흡수기(84) 상에 최소의 한계력을 초과하는 인장력을 미치게 한다. 한계력 수단이 전단 핀을 포함할 때, 그 인장력은 핀을 전단(剪斷)시켜 충격 흡수기(84)의 피스톤(112)이 실린더(110; 도6b) 내의 유압의 저항에 대항하여 확장할 수 있게 한다. 따라서 충격은 그 확장 중에 흡수되며, 그물(20)의 힘은 충격 흡수기(84) 및 지지 슬리브(72)를 회전시킨다. 그로 인해 그물(20)에 인가된 힘은 기초부(34)에 견고하게 고정된 스텐션(32)의 중심을 통해 병진된다. 에너지는 그물(20), 충격 흡수기(84) 및 스텐션(32)으로 분산되고 흡수된다. 이것은 인가된 힘에 저항함에 있어 효과적이면서비교적 컴팩트한 사이즈를 가능하게 한다.

충격 흡수 기구의 제2 실시예는 토오크 보호 구조물을 포함한다. 도7a 및 도7b에 도시된 양호한 실시예에서, 충격 흡수기(84)는 차량을 포획하고 충격 흡수기(84)를 구부릴 때 그물(20)이 미치는 토오크에 의해 충격 흡수기(84)의 타부분 또는 하우징(110)의 변형에 저항하기 위한 구조적 강도를 부가하는 보호 슬리브(111)를 포함한다. 보호 슬리브(111)는 적절한 구조 재료로 제조되지만, 바람직하게는 알루미늄 또는 강이다.

도1a 및 도1b, 도3a, 도3b, 도3c 및 도8에서, 구속 기구는 598.2 kN(61 톤f) 이상의 정지 강도를 갖는 2.54 cm(1 in) 아연도금된 구조 스트랜드로 제조된 복수의 수평 연장 구조 케이블(136)을 구비하는 그물(20)을 포함한다. 구속 기구의 일 실시예에서, 구조 케이블(136)은 도1a에 도시된 바와 같이 복수의 수직 연장 케이블(138)에 의해 연결된다. 이러한 수직 케이블(138)은 형철식 제조된 소켓을 통해 수평 스트랜드(136)에 연결된 235.3 kN(24 톤f)의 최소 정지 강도를 갖는 147.32 cm(58 in)의 아연도금 구조 스트랜드인 것이 바람직하다.

구속 기구의 다른 실시예로, 구조 케이블(136)은 도1b, 도3a, 도3b, 도3c 및 도8에 도시된 바와 같이, 편자 케이블(138)에 의해 연결된다. 바람직하게는, 편자 케이블은 와이어 로프를 포함하고 와이어 로프 케이블 클램프(140)에 의해 구조 케이블에 고정될 수 있다. 편자 케이블은 복수의 케이블을 포함할 수 있지만, 단일인 것이 더 바람직하다. 편자 케이블 형상은 그물이 차량을 감싸게 하여 그물 위로 미끄러지는 것을 방지하게 함으로써 예시적인 차량 포획 특성을 제공한다. 도1b, 도3a, 도3b, 도3c 및 도8에 도시된 바와 같이, 케이블은 정점, 골부 및 중간부를 가진 수직 진폭을 구비한 파형 패턴으로 대체로 수평으로 신장된다. 이러한 도면에 도시된 실시예에서, 정점은 상부 수평 케이블에 위치되고, 골부는 바닥 수평 케이블에 위치되고, 중간부는 중간 수평 케이블에 위치된다. 파형 중간부의 접선은 정점과 골부의 접선에서 90도 이상인 것이 도면으로부터 명백하다.

도4a 및 도4b로 돌아가면, 승강 기구의 양호한 형태가 이제 기술될 것이다. 지지 슬리브(72)의 강 슬리브(74)는 도4a, 도4b 내지 도5에 원형으로 도시된 승강 플랜지(154)에 일체식으로 고정되지만, 임의의 적당한 형태도 가능하다. 지지 슬리브(72)를 공장에서 완성하는 것이 편리하고 실용적이다. 청동 삽입체(76)는 강 슬리브(74) 내로 가압 끼워져 크기에 맞게 리밍 가공되고, 플랜지(116, 154)는 슬리브(74)에 용접된다. 그리고 나서 유닛은 설치 장소에 용이하게 배치되고 삽입체(76)와 결합하도록 사전에 압연된 강 파이프(48)에 간단히 설치된다.

승강 플랜지(154)는 승강 잭(160)의 승강 나사(158) 머리(156)에 놓인다. 승강 잭(160)은 양호하게 122 cm(48 in)의 나사 신장에서 최소 22,241 N(5,000 lbf)을 지지하고, 모터(162) 및 20초에 122 cm(48 in) 잭 당 15,569 N(3,500 lbf)을 양호하게 승강할 수 있는 감속기(도시되지 않음)에 의해 공급된다. 승강 잭(160)의 작업은 회전식 한계 스위치의 사용을 통해 편리하게 동기화될 수 있다. 승강 잭(160)은 기부 플레이트(164)에 장착된다. 기부 플레이트(164)는 바람직하게 강 파이프(48)에 용접될 수 있다. 승강 나사(158)용 포켓(168)을 제공하는 한 쌍의 7.62 cm(3 in) 강 파이프(166)는 기부 플레이트(164)로부터 일체식으로 매달리고, 그럼으로써 제어 가능하게 적절히 이격된다. 설치 장소로 이동하기 전에 파이프(48), 기부 플레이트(164), 파이프(166)를 일체식으로 구성하는 단계는 또한 현장 구조를 단순화시키며, 단일 유닛으로 설치 장소에 배치되어 단순히 내려놓을 수 있기 때문이다. 보다 양호하게, 유닛은 설치 장소에 배치되어 설치될 수 있는 벙커(30) 그 자체 내에 미리 설치(공장 외부)될 수 있다.

도1a 및 도1b에 도시된 하우징(22)은 양호하게 심지어 가장 혹독한 기상 조건을 견딜 수 있도록 스테인리스 강 외부 패널로 미리 제조된 수납부이다. 하우징(22)의 측 패널은 손쉬운 접근을 위해 힌지될 수 있고, 또는 하우징(22)은 벙커 벽(36)으로부터 제거 가능한 단일 수납부가 될 수 있다. 그물(20)에 의해 상승되고 중력으로 인해 자동적으로 닫히는 스테인리스 강 롤업 도어(도시되지 않음)가 하우징(22) 내에 포함될 수 있다.

작동시, 제어 시스템(개시되지 않음)은 다가오는 열차의 존재를 감지하고, 그럼으로써 그물 작동을 제어할 것이다. 승강 모터(162)는 승강 잭(160)의 승강 나사(158)가 지지 슬리브(72) 및 슬리브와 함께 그물(20)을 상승시키도록 동기식으로 가동될 것이다. 차량이 그물(20)에 충돌하면, 그물(20)은 변형되어 스텐션(32) 축(52) 중심으로 충격 흡수 기구(78)를 회전시키고 차량을 제지하기 위한 유압식 충격 흡수기(84)를 신장시킨다. 제지력은 축(52)을 통해 작용하고, 콘크리트 기초에 견고하게 매립된 콘크리트 충전 강 파이프에 변형을 준다. 기차가 통과한 후에, 제어 시스템은 콘크리트 구조물의 슬롯(24) 또는 그물 슬롯(58) 내로 그물(20)을 하강시키도록 모터(162)를 역전시킨다.

철도 교차로에 덧붙여서, 시스템은 또한 다양한 다른 응용예에 사용될 수 있고, HOV 차도 교통 제어, 도개교(drawbridge), 안전 게이트 또는 충돌 완충 응용예를 포함할 수 있다. 그러한 응용예를 위한 제어 시스템이 철도 교차로에 사용되는 것과 다를 수 있다는 것을 쉽게 알 수 있다. 예컨대, 안전 게이트에서 제지 그물 또는 다른 베리어는 보통 상승된 위치에 있고, 안전 시스템(예컨대, 가드, 키 카드, 키보드 펀치 등)의 작동은 베리어를 하강하여 통과를 허용한다.

예

도3a 및 도3b에 도시된 것과 유사한 실시예는 하기와 같이 지면으로 회수될 수 없게 구성되었다. 설치물의 전체 폭은 중심선에서 스텐션의 중심선까지 18.4 m(60.4 ft)이다. 그물 폭은 10.5 m(34.5 ft)이다. 설치되어 인장될 때 그물의 높이는 상부 케이블의 중심까지 1.0 m(3.3 ft)이고 그물 조립체의 중심선에서 측정된 저부 케이블의 중심까지 0.2 m(0.7 ft)이다. 장력의 측정은 상부 및 저부 케이블에서 각각 27.5 kN(6182.3 lb) 및 17.5 kN(3934.2 lb)로 기록되었다.

케이블 그물은 3개의 동일하게 이격된 수평 부재로 구성되었다. 상부 및 저부 수평부는 19 mm(0.8 in) 직경의 초고강도(EHS) 와이어 스트랜드이다. 중앙 수평부는 16 mm 직경의 6 ×26 와이어 로프이다. 편자 케이블(horseshoe cable) 그물 부재는 16 mm(0.6 in) 직경의 단일 6 ×26 와이어 로프로 제조되었다. 와이어 로프는 그물 폭을 따라 상하로 직조되고, 각 위치에 19 mm(0.8 in) 케이블 클램프와 상기 로프가 중앙 스트랜드를 너머 통과하는 단일 32 mm(1.3 in) 개조된 케이블 클램프를 구비한 상부 및 저부 수평 와이어 스트랜드에 부착되었다. 상부 및 저부 스트랜드의 단부는 프리폼드 라인 프로덕츠(등록상표)(Preformed Line Products^TM)의 1.8 m(6.0 ft) 빅 그립 데드 엔즈(Big Grip Dead Ends)와 끼워 맞춤 되었다. 상기 그물은 일측 상의 상부 및 저부 수평 스트랜드 위치에 19 mm(0.8 in) 클레비스 및 32 mm(1.3 in) ×457 mm(18 in)의 턴버클을 구비한 충격 흡수기에 부착되었다. 대향 그물 단부는 상부 및 저부 수평 스트랜드 위치에 19 mm(0.8 in)의 클레비스를 구비한 충격 흡수기에 연결되었다.

스텐션은 회전 또는 힌지된 앵커 시스템(anchor system)을 형성하기 위한 강 파이프의 두 섹션으로부터 제조되었다. 스텐션의 고정된 내부 섹션은 305 mm(12.0 in)의 직경, 25 mm(1.0 in)의 벽 × 1372 mm(54.0 in)인 A36 강 파이프로부터 제조되었다. 게다가, 권취된 두 개의 6 mm(0.25 in) 청동 플레이트가 베어링을 형성하기 위해 각각의 내부 섹션에 용접되었다. 6 mm(0.3 in) 두께 ×54 mm(2.1 in) 폭의 강 선반 링은 도로 표면상에 152 mm(6.0 in)의 외부 섹션을 수직으로 지지하도 록 내부 섹션의 주연에 용접되었다. 내부 섹션은 25 mm(1.0 in) ×686 mm(27.0 in) ×686 mm(27.0 in)의 강 플레이트에 필렛 용접되고 16개의 25 mm(1.0 in) 기계적 앵커에 의해 고정되었다. 외부 섹션은 381 mm(15.0 in)의 직경, 19 mm(0.8 in)의 벽 ×1372 mm(54.0 in)인 A36 강 파이프로 제조되었다.

유압식 충격 흡수기 실린더는 전장이 2.9 m(9.6 ft)이다. 유효 피스톤 행정은 2.4 m(8.0 ft)이다.

이러한 특정 실시예가 지면으로 회수될 수 없었지만, 이것 또는 다른 실시예에서 그물 및/또는 스텐션이 부분 또는 완전히 지면으로 회수되도록 다양한 수단이 채택될 수 있음을 알아야 한다. 예컨대, 상기 논의된 수직 활주 가능한 지지 슬리브는 그물의 회수를 허용하는 하나의 선택 사항이다. 예컨대, 수평축 중심으로 스텐션을 피봇팅하거나 수직으로 스텐션의 전체 또는 일부를 회수하기 위한 다른 선택 사항이 있을 수 있다.

Claims

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에너지 흡수 시스템이며,

스텐션과,

스텐션에 결합되는 선단부를 갖는 선형으로 신장가능한 충격 흡수기와,

충격 흡수기의 말단부와 결합되고 충격 흡수기에 힘을 전달하는 그물과,

충격 흡수기와 기계적으로 연결된 안전 기구(securing mechanism)와,

상기 시스템의 적어도 일부를 지면으로 회수하는 수단을 포함하고,

상기 안전 수단은 적어도 최소 한계력의 인장력에 의해 작동할 때에 충격 흡수기의 선형 확장을 가능하게 하는, 에너지 흡수 시스템.
에너지 흡수 시스템이며,

스텐션과,

스텐션에 결합되는 선단부를 갖는 선형으로 신장가능한 충격 흡수기와,

충격 흡수기의 말단부와 결합되고 충격 흡수기에 힘을 전달하는 그물과,

충격 흡수기와 기계적으로 연결된 안전 기구와,

상기 시스템의 적어도 일부를 지면으로 회수하는 수단을 포함하고,

상기 안전 수단은 적어도 최소 한계력의 인장력에 의해 작동할 때에 충격 흡수기의 선형 압축을 가능하게 하는, 에너지 흡수 시스템.
제69항에 있어서, 안전 기구는 핀, 브레이크, 평형추 중 하나인, 에너지 흡수 시스템.
제69항에 있어서, 그물의 적어도 일부는 지면으로 회수될 수 있는, 에너지 흡수 시스템.
에너지 흡수 시스템이며,

스텐션과,

스텐션에 결합되는 선단부를 갖는 선형으로 신장가능한 충격 흡수기와,

충격 흡수기의 말단부와 결합되고 충격 흡수기에 힘을 전달하는 그물과,

적어도 최소 한계력의 인장력에 의해 작동하기 전까지 그물과 충격 흡수기 사이의 인장력을 유지시키는 안전 기구를 포함하고,

상기 시스템의 적어도 일부는 지면으로 회수가능한, 에너지 흡수 시스템.
제73항에 있어서, 그물의 적어도 일부는 지면으로 회수될 수 있는, 에너지 흡수 시스템.
제73항에 있어서, 안전기구는 핀, 브레이크, 평형추 중 하나인, 에너지 흡수 시스템.
에너지 흡수 시스템이며,

스텐션과,

스텐션에 결합되는 선단부를 갖는 선형으로 신장가능한 충격 흡수기와,

충격 흡수기의 말단부와 결합되고 충격 흡수기에 힘을 전달하는 그물과,

적어도 최소 한계력의 인장력에 의해 작동될 때에 충격 흡수기의 확장 및 압축 중 하나를 가능하게 하는 안전 기구를 포함하는, 에너지 흡수 시스템.
제76항에 있어서, 그물의 적어도 일부는 지면으로 회수될 수 있는, 에너지 흡수 시스템.
제70항에 있어서, 그물의 적어도 일부는 지면으로 회수될 수 있는, 에너지 흡수 시스템.