KR101124649B1 - 병렬형 대용량 케이블카 이송시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대규모의 인원을 안전하게 수송할 수 있으며, 도심 공간의 활용성이 향상되도록 구조가 개선된 케이블카 이송시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 케이블카 이송시스템은 일방향으로 길게 형성되며, 양단부가 상호 이격된 구조물에 각각 결합되어 상공에 설치되는 3개 이상의 케이블과, 케이블을 따라 이동가능하도록 각 케이블에 연결되며, 이동방향과 직교하는 방향으로 길게 형성되는 케이블카와, 케이블카가 정차되는 정거장이 수직 방향으로 층을 이루어 복수로 마련되어 있는 빌딩과, 케이블을 따라 이동되는 케이블카를 복수의 정거장으로 분기시키는 분기장치를 포함한다.

Description

병렬형 대용량 케이블카 이송시스템{Parallel massive cable car system}

본 발명은 케이블카를 대중교통수단이나 화물의 운반수단, 그리고 초고층빌딩의 교통시설 및 화재와 같은 위기 상황시 탈출경로 등으로 활용시 안전성과 효율성을 높이기 위한 케이블카 이송시스템에 관한 것이다.

현재의 케이블카는 주로 관람을 위해서 소규모의 인원을 수송하는 용도로만 이용되고 있으며, 따라서 케이블카의 용도를 대중교통수단이나 화물을 운반하는 용도 등으로 확장할 필요성이 있다. 하지만, 현재의 케이블카를 대중교통 등으로 이용하기에는 아래와 같은 문제가 있다.

먼저, 현재의 케이블카는 주로 1~2개의 케이블에 연결되어 운행되며, 따라서 지지할 수 있는 하중에 한계가 있을 뿐 아니라 안전상에도 문제가 있다. 또한, 현재의 케이블카의 형상으로는 공간적인 제약에 의해 연결할 수 있는 케이블의 수에도 한계가 있다.

또한, 케이블카를 대중교통으로 이용하기 위해서는 케이블카 정거장이 도심에 마련되어야 하는데, 현재의 방식으로 케이블카 정거장을 구성하는 경우에는 너무나 많은 공간이 필요하다는 문제가 있다.

마지막으로, 초고층빌딩에의 활용성에서 교통 및 관광자원 등으로 활용하는 경우에 층별 접근성의 문제 및 화재 등 위기발생상황에서 대피시설로 활용하는 문제의 해결기술이 필요한 배경이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 대규모의 인원을 안전하게 수송할 수 있으며, 도심 공간 및 초고층빌딩에서의 활용성이 향상되도록 구조가 개선된 케이블카 이송시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 케이블카 이송시스템은 일방향으로 길게 형성되며, 양단부가 상호 이격된 구조물에 각각 결합되어 상공에 설치되는 3개 이상의 케이블과, 상기 케이블을 따라 이동가능하도록 상기 각 케이블에 연결되며, 상기 이동방향과 직교하는 방향으로 길게 형성되는 케이블카와, 상기 케이블카가 정차되는 정거장이 수직 방향으로 층을 이루어 복수로 마련되어 있는 빌딩과, 상기 케이블을 따라 이동되는 상기 케이블카를 상기 복수의 정거장으로 분기시키는 분기장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 분기장치는 일단부는 상기 케이블과 일정거리 이격되게 배치되며, 타단부는 상기 복수의 정거장 중 어느 한 층의 정거장으로 연결되는 제1분기케이블과, 상기 제1분기케이블의 단부에 회전가능하게 결합되어, 상기 케이블에 연결되는 연결위치와 상기 케이블과 이격된 비연결위치 사이에서 회전가능한 제1리드케이블과, 일단부는 상기 케이블과 일정거리 이격되게 배치되며, 타단부는 상기 복수의 정거장 중 다른 한 층의 정거장으로 연결되는 제2분기케이블과, 상기 제2분기케이블의 단부에 회전가능하게 결합되어, 상기 케이블에 연결되는 연결위치와 상기 케이블과 이격된 비연결위치 사이에서 회전가능한 제2리드케이블을 포함하는 것이 바람직하다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 케이블카에 3개 이상의 다수의 케이블을 연결할 수 있으며, 따라서 많은 수의 승객이나 화물을 안정적으로 이송할 수 있게 되며, 초고층빌딩의 출퇴근 수단 및 화재 등의 상황에서 대피시설로 활용가능하게 된다.

또한, 다수의 케이블카를 정차할 때 분기장치를 이용하여 n층으로 구성된 정거장에 층별로 배치함으로써, 케이블카를 정차하기 위한 정거장의 대지면적을 1/n로 축소할 수 있으며, 그 결과 케이블카를 도심의 대중교통수단으로 활용할 수 있을 뿐 아니라 공간을 효율적으로 사용하여 막대한 경제적 이윤의 창출이 가능해 진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블카의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분기장치의 구성도이다.
도 3a 및 도 3b는 분기장치의 작동과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 케이블카 이송시스템의 효과를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 케이블카 이송시스템에 관하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블카의 개략적인 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분기장치의 구성도이며, 도 3a 및 도 3b는 분기장치의 작동과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 케이블카 이송시스템의 효과를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 케이블카 이송시스템은 케이블(10)과, 케이블카(20)와, 빌딩(도면 미도시)과, 분기장치(30)를 포함한다.

케이블(10)은 케이블카(20)를 이송하기 위한 것으로, 케이블카(20)의 안전성을 향상시키고 큰 하중을 지탱하기 위하여 3 ~ 10개로 구비되는 것이 바람직한데, 본 실시예의 경우에는 3개의 케이블(10)이 구비된다. 각 케이블은 일방향으로 길게 형성되며, 그 양단부가 구조물(도면 미도시)에 결합된 상태로 상공에 서로 나란하게 설치된다. 여기서 구조물이란, 케이블카 이동경로의 중간에 설치되어 케이블을 지지하는 지지체나, 정거장 빌딩에 마련되어 케이블이 결합되는 결합부 등을 의미한다.

한편, 위와 같이 다수의 케이블에 의해 케이블카를 지지할 때 케이블카의 안정성이 향상되는 이유는 케이블의 비상관관계 가정에 근거한다. 본 발명에서 제시하는 형태의 병렬저항 시스템의 시스템 강성은 총저항력의 균등분배를 합하여 다음식과 같이 얻어진다.

여기서 Ri는 i번째 케이블의 강성, R은 시스템 전체의 강성을 의미한다.

시스템의 파괴확률은 하중 q가 작용할 때 i번째 요소가 부담하는 하중을 qi라고 하고, 각 요소(케이블)의 파괴상태는 저항력이 하중보다 작을 때(R_i <q_i)이면, 전체 시스템의 파괴확률은 각각의 케이블들이 통계적인 독립을 가정하여 다음과 같이 계산된다.

P_f = F_R(q) = 1 -P[(R₁ > q₁)∩(R₂ > q₂) ∩ ???(R_n > q_n)]

= 1 - P(R₁ > q₁)∩P(R₂ > q₂)???P(R_n > q_n)

= 1 - [1 - P(R₁ ≤ q₁)][1 - P(R₂ ≤ q₂)]???[1 - P(R_n ≤ q_n)]

여기서, Fi는 누적분포함수를 의미한다.

즉, 1개 케이블의 파괴확률이 0.01이라면, 3개 케이블로 구성된 시스템의 파괴확률은 10^-6이 되고, 5개 케이블로 구성된 시스템의 파괴확률은 10^-10가 되어서, 병렬 케이블이 증가함에 따라서 기하급수적으로 감소되어 1개의 직경이 커다란 케이블을 사용하는 경우와 비교하여 안전성이 대폭적으로 증가함을 알 수 있다.

이때, 1개의 주 케이블로 구성되는 일반 케이블에도 내부에 많은 소선이 존재하여 병렬시스템이라고 생각할 수 있지만, 이 경우 소선 간의 상관관계가 증가되어서 독립성이 매우 떨어질 수 있다. 예를 들면 주 케이블에 누수가 발생하여 소선에 부식이 일어나서 강성이 떨어지는 경우에 여러가닥의 소선에 부식 등의 열화현상이 동시에 발생하여 독립성이 떨어지고 시스템 강성이 더욱 빠르게 약화될 수 있는 것이다.

케이블카(20)(또는 삭도(索道))는 승객 또는 화물을 이송하기 위한 것이다. 케이블카(20)에는 3개의 롤러(도면 미도시)가 결합되어 있으며, 이 3개의 롤러는 케이블(10)에 각각 슬라이딩 가능하게 결합된다. 그리고 각 롤러에는 전기에 의해 구동되는 모터가 결합되며, 모터의 구동시 각 롤러는 독립적으로 회전되며, 이에 따라 케이블카(20)가 케이블(10)을 따라 이동하게 된다. 따라서, 3개의 케이블 중 하나가 끊어지는 위급상황에서도 케이블카는 추락하지 않고, 끊어지지 않은 나머지 케이블에 지지되어 이동가능하다.

특히, 본 발명에 있어서 케이블카(20)는 케이블카가 이동하는 방향, 즉 케이블(10)의 길이방향과 직교하는 방향으로 길게 형성된다. 이와 같이 케이블카(20)를 이동방향과 직교하는 방향으로 길게 형성하는 것은, ①복수의 케이블을 연결하기 위한 공간확보, ②케이블카 정거장에서의 공간효율성을 증가시키는 장점이 있다.

먼저, 종래의 케이블카는 주로 관광목적을 위해 소규모의 인원을 수송하는 용도로 이용되고 있다. 그러므로, 케이블카는 1~2개의 케이블에 의존하여 운행되며, 좁은 공간에서도 케이블카와 케이블을 충분히 연결할 수 있다. 따라서, 종래의 케이블카의 형상은 주로 가로-세로의 길이가 같거나, 세로방향 즉 케이블카의 진행방향으로 더 길게 형성되어 있다.

하지만, 본 실시예의 경우 케이블카는 관광 목적뿐 아니라 대중교통(또는 화물수송) 수단으로서 활용될 수 있는 것을 목적으로 하며, 대규모의 인원이 탑승하게 된다. 그러므로, 케이블카의 안전성을 충분히 확보하기 위해서는 적어도 3개 이상의 케이블이 케이블카에 연결되어야 하며, 따라서 케이블이 연결될 충분한 공간이 확보될 필요가 있다. 예를 들어, 케이블카에 10개의 케이블을 연결하기 위해서는 케이블카에 10개의 롤러가 서로 이격되게 설치되어야 하며, 따라서 가로 방향(즉, 케이블이 이격된 방향)으로 충분한 공간이 확보되어야 한다. 본 실시예의 경우, 케이블카가 가로 방향으로 길게 형성되므로, 복수의 케이블을 연결하기 위한 충분한 공간을 확보할 수 있다.

또한, 케이블카 정거장에서의 공간효율을 향상시킬 수 있는데, 이에 관해서는 후술하기로 한다.

빌딩(도면 미도시)은 승객의 탑승/하차 또는 화물을 싣거나 내리기 위하여 케이블카(20)가 정차하는 정거장이 마련되는 곳이다. 본 발명에 따른 케이블카 이송시스템에 있어서는 케이블카를 도심의 대중교통 수단으로서 활용하는 것이 큰 목적중의 하나인 바, 케이블카의 정거장 역시 도심에 위치하게 된다. 그런데, 일반 기차와 같이 동일 평면상에 복수의 케이블카가 정차하면, 정거장이 매우 넓어야 하는 문제가 있다(이는, 광명역에 있는 KTX 정거장을 떠올리면 쉽게 생각할 수 있다). 이러한 문제를 해결하고자, 본 발명에서는 케이블카가 수직방향으로 적층된 형태로 정거할 수 있도록 구성된 정거장 빌딩을 제공하고자 한다. 본 실시예에 따른 빌딩 즉 정거장용 빌딩은 복수의 층으로 이루어진 빌딩 형태로 구성되며, 각 층에는 케이블카 정거장이 마련되어 있다. 정거장은 케이블카가 정차되는 곳으로, 각 정거장에는 케이블카의 이동 및 정차를 위한 연결케이블(도면 미도시)이 설치되어 있다. 그리고, 이 연결케이블은 후술하는 분기장치(30)를 통해 케이블(10)과 연결된다.

분기장치(30)는 케이블을 따라 이동되는 케이블카를 해당 정거장으로 분기하기 위한 것이다. 본 실시예의 경우 분기장치는 분기케이블(311,312)과, 리드케이블(321,322)로 이루어진다. 도 2에 도시된 바와 같이, 분기케이블(311,312)은 케이블카를 분기하고자 하는 수만큼 구비된다. 즉, 예를 들어 케이블카를 2방향으로 분기하고자 하는 경우에는 2개의 분기케이블이 구비되며, 3방향으로 분기하고자 하는 경우에는 3개의 분기케이블이 구비된다. 이때, 분기케이블이 2개 또는 3개 구비된다고 하는 의미는, 도 2에 도시된 바와 같이 각 케이블 마다 분기케이블이 2개 또는 3개씩 설치된다는 의미이다.

본 실시예에서는 2개의 분기케이블(311,312)이 구비되며, 이 2개의 분기케이블(311,312)은 상하 방향으로 서로 이격되게 설치된다. 각 분기케이블(311,312)의 일단부(좌측단부)는 케이블(10)과 이격되게 배치되며, 타단부(우측단부)는 정거장으로 연결된다(정거장의 연결케이블에 연결). 리드케이블(321,322)은 각 분기케이블의 좌측단부에 회전가능하게 결합되며, 이 리드케이블(321,322)은 구동원(모터 등)에 의해 연결위치와 비연결위치 사이에서 회전된다. 여기서, 연결위치란 리드케이블(321,322)의 단부가 케이블의 단부에 연결된 위치이며 이 연결위치에서는 케이블카가 리드케이블(321,322)을 따라 이동된다. 그리고, 비연결위치란 리드케이블(321,322)의 단부가 케이블에 연결되지 않은 위치를 의미한다.

상술한 바와 같이 구성된 분기장치에 있어서, 도 3a에 도시된 바와 같이, 제1리드케이블(321)을 케이블(10)에 연결하고 제2리드케이블(322)을 비연결위치에 배치하면, 케이블(10)을 따라 이동하던 케이블카가 제1리드케이블(321) 및 제1분기케이블(311)을 따라 이동하게 된다(예를 들어, 1층의 정거장으로 이동하게 된다). 한편, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제2리드케이블(322)을 케이블(10)에 연결하고 제1리드케이블(321)을 비연결위치에 배치하면, 케이블을 따라 이동하던 케이블카가 제2리드케이블(322) 및 제2분기케이블(312)을 따라 위층의 정거장으로 이동하게 된다(예를 들어, 2층의 정거장으로 이동하게 된다).

상술한 바와 같이, 본 실시예에 따르면 케이블카가 진행방향과 직교하는 방향, 즉 케이블이 이격된 방향으로 길게 형성되므로, 3개 이상의 다수의 케이블을 연결할 수 있다. 따라서, 케이블카의 하중이 다수의 케이블에 분산되므로, 많은 수의 승객(많은 양의 화물)을 한번에 이송할 수 있으며, 케이블카의 안전성도 향상된다.

그리고, 케이블카가 정거장에서 동일 평면상에 정차되는 것이 아나라, 빌딩 구조에서 복수의 층으로 정차되게 된다. 따라서, 도심 지역에서도 공간활용성을 높일수 있게 되며, 그 결과 케이블카를 대중교통수단으로 이용함에 있어서 문제가 되었던 공간확보문제를 해결할 수 있다.

또한, 케이블카가 진행방향과 직교하는 방향으로 길게 형성되는바, 케이블카가 분기하여 위층에 배치된 정거장으로 이동할 때 케이블카가 기울어지게 되는 것이 방지된다. 즉, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 케이블카(c)가 진행방향과 동일한 방향으로 길게 형성되는 경우에는, 그 길이방향을 따라 복수의 지점에서 케이블카(c)와 케이블(l)이 연결되어야 하며, 그 결과 케이블카가 케이블을 따라 상승할 때 케이블카가 기울어지게 되는 문제점이 있다. 하지만, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 케이블카(20)와 케이블(312)이 한 지점에서만 연결되므로, 케이블카가 케이블을 따라 상승할 때에도 케이블카가 기울어지지 않으며, 그 결과 승객(또는 화물)을 편안하고 안전하게 이송할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

예를 들어, 본 실시예에서는 케이블카에 3개의 케이블이 연결되었으나, 케이블의 수는 케이블카의 운반하중에 따라 늘어날 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 케이블카를 일반 대중교통 수단으로 활용한 실시예에 관하여 설명하였으나, 케이블카를 고층 빌딩으로의 출퇴근 수단 또는 고층 빌딩에서 위급상황 발생시의 대피수단으로서 활용할 수 있다. 즉, 오피스텔이나 사무실 등이 입주한 고층 빌딩의 중간층, 예를 들어, 70층 빌딩의 경우 30층, 40층 50층, 60층에 케이블카 정거장을 마련하고, 여기로 케이블카가 운행되도록 분기장치를 구성할 수 있다. 이 경우, 고층 빌딩으로 출퇴근하는 이들이 이 케이블카를 이용할 수 있을 뿐 아니라, 화재와 같은 위급상황에서 고층에 있던 사람들이 앨리베이터나 비상계단으로 몰리지 않고, 케이블카를 이용하여 신속하고 안전하게 탈출할 수 있다.

10...케이블 20...케이블카
30...분기장치 311,312...분기케이블
321,322...리드케이블

Claims (2)

1. 일방향으로 길게 형성되며, 양단부가 상호 이격된 구조물에 각각 결합되어 상공에 설치되는 3개 이상의 케이블;
   상기 케이블을 따라 이동가능하도록 상기 각 케이블에 연결되며, 이동방향과 직교하는 방향으로 길게 형성되는 케이블카;
   상기 케이블카가 정차되는 정거장이 수직 방향으로 층을 이루어 복수로 마련되어 있는 빌딩; 및
   상기 케이블을 따라 이동되는 상기 케이블카를 상기 복수의 정거장으로 분기시키는 분기장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블카 이송시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 분기장치는,
   일단부는 상기 케이블과 일정거리 이격되게 배치되며, 타단부는 상기 복수의 정거장 중 어느 한 층의 정거장으로 연결되는 제1분기케이블과,
   상기 제1분기케이블의 일단부에 회전가능하게 결합되며, 상기 케이블에 연결되는 연결위치와 상기 케이블과 이격된 비연결위치 사이에서 회전가능한 제1리드케이블과,
   일단부는 상기 케이블과 일정거리 이격되게 배치되며, 타단부는 상기 복수의 정거장 중 다른 한 층의 정거장으로 연결되는 제2분기케이블과,
   상기 제2분기케이블의 일단부에 회전가능하게 결합되며, 상기 케이블에 연결되는 연결위치와 상기 케이블과 이격된 비연결위치 사이에서 회전가능한 제2리드케이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블카 이송시스템.

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