KR101130685B1 - 철도차량용 도전레일설비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철도차량이 외부로부터 전력을 공급받을 수 있도록, 외부 전력을 철도차량으로 전달하는 철도차량용 도전레일설비에 관한 것이다. 특히 본 발명은 복수 개가 철도차량의 궤도방향을 따라 배열되어 외부 전력부와 연결되고, 철도차량의 집전부가 미끄럼 접촉되어, 상기 외부 전력부로부터 공급되는 외부 전력을 상기 철도차량으로 전달하는 도전레일; 및 상기 궤도방향을 따라 상기 도전레일들 사이에 설치되어 하나로 연결된 레일체를 이루고, 상기 도전레일들을 절연하는 절연레일을 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 도전레일설비를 제시한다.

철도차량, 집전, 도전레일, 절연레일

Description

철도차량용 도전레일설비{Power rail assembly for railroad car}

본 발명은 철도차량이 외부로부터 전력을 공급받을 수 있도록, 외부 전력을 철도차량으로 전달하는 철도차량용 도전레일설비에 관한 것이다.

일반적으로 철도차량의 종류는 전동차, 전철, 열차, 고속전철, 기관차, 객차, 화차, 자기부상차량 등이 있으며, 철도차량의 외부로부터 전력을 공급받아서 정해진 궤도를 따라 운행된다.

철도차량이 외부로부터 전력을 공급받는 방법은, 여러 가지가 있으며 그 중 하나가 도전레일설비 방식이다.

여기서, 철도차량의 궤도가 상당히 길기 때문에 외부 전력을 공급하는 변전소 등의 외부 전력부가 철도차량의 궤도를 따라 여러 개로 분산된다.

따라서, 도전레일설비의 도전레일은 철도차량의 궤도방향을 따라 외부 전력부별로 여러 구간으로 나뉘어서, 각각의 구간마다 서로 다른 외부 전력부와 연계된다. 그리고, 각 구간의 도전레일들이 서로 전기적으로 통전되지 않도록, 각 구간의 도전레일들을 절연한다.

그러나, 종래 기술에 따른 철도차량용 도전레일설비는, 각 구간의 도전레일들의 절연을 위해 각 구간의 도전레일을 소정의 절연거리만큼 이격하여 설치함에 따라서, 이 절연구간부로 인해 철도차량의 습동성이 좋지 않고, 각 구간의 도전레일이 물리적으로 서로 분리되어 설치됨으로써 기계적 강도 등 동적 특성이 좋지 않은 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 도전레일 사이에 절연레일을 하나로 연결된 레일체로서 설치한 철도차량용 도전레일설비를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 절연레일의 비접촉부에 의해 장기적으로도 절연성이 유지될 수 있도록 한 철도차량용 도전레일설비를 제공하는데 있다.

상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 복수 개가 철도차량의 궤도방향을 따라 배열되어 외부 전력부와 연결되고, 철도차량의 집전부가 미끄럼 접촉되어, 상기 외부 전력부로부터 공급되는 외부 전력을 상기 철도차량으로 전달하는 도전레일; 및 상기 궤도방향을 따라 상기 도전레일들 사이에 설치되어 하나로 연결된 레일체를 이루고, 상기 도전레일들을 절연하는 절연레일을 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 도전레일설비를 제시한다.

상기 절연레일은, 상기 철도차량의 궤도방향을 따라 일부분은 철도차량의 집전부와 미끄럼 접촉되는 접촉부를 형성하고, 타부분은 철도차량의 집전부와 비접촉되는 비접촉부를 형성할 수 있다.

상기 절연레일은 상기 비접촉부가 형성될 수 있도록, 상기 철도차량의 집전부 측 단면에 적어도 하나의 홈이 형성될 수 있다.

상기 절연레일의 홈은 상기 궤도방향 및 폭방향에 대하여 기울어지도록 형성 될 수 있다.

상기 절연레일의 비접촉부는, 상기 철도차량의 궤도방향에 따른 길이가, 상기 도전레일에 전달되는 전력의 전압에 따라 결정될 수 있다.

상기 절연레일의 종단면은, 상기 도전레일의 종단면과 대응되게 형성될 수 있다.

상기 도전레일과 결합되고, 상기 절연레일을 지지하는 절연레일 지지체를 더 포함할 수 있다.

상기 절연레일 지지체는 상기 절연레일 및 상기 도전레일이 상기 철도차량의 집전부와 접촉되는 면의 반대쪽에 설치되어, 상기 절연레일 및 상기 도전레일과 각각 결합될 수 있다.

상기 절연레일 지지체는 상기 절연레일 및 상기 도전레일이 삽입될 수 있도록 홈이 형성될 수 있다.

상기 절연레일 지지체의 홈에는, 상기 절연레일 지지체가 상기 절연레일 및 상기 도전레일과 체결부재에 의해 체결될 수 있도록, 다수의 체결홀이 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 철도차량용 도전레일설비는, 도전레일 사이에 절연레일이 하나로 연결된 레일체로서 설치됨으로써, 도전레일이 절연레일에 의해 보다 견고하게 지지될 수 있기 때문에, 기계적 강도 등 동적 특성이 우수하다는 이점을 가질 수 있다.

또한 본 발명에 따른 철도차량용 도전레일설비는, 도전레일 사이에 절연레일이 하나로 연결된 레일체로서 설치됨으로써, 철도차량의 습동성이 우수하다는 이점을 가질 수 있다.

또한 본 발명에 따른 철도차량용 도전레일설비는, 절연레일의 일부분은 비접촉부로 형성됨으로써, 절연레일의 접촉부가 잦은 마찰 등으로 인해 도체화되더라도 절연레일의 비접촉부에 의해 절연이 항상 충분히 유지될 수 있어서, 신뢰성이 우수하다는 이점을 가질 수 있다.

또한 본 발명에 따른 철도차량용 도전레일설비는, 절연레일의 비접촉부가 홈으로 이루어짐으로써 절연거리가 늘어날 수 있기 때문에 수분층에 의한 도통이 방지될 수 있어서, 신뢰성이 더욱 향상될 수 있다는 이점을 가질 수 있다.

또한 본 발명에 따른 철도차량용 도전레일설비는, 절연레일의 비접촉부가 궤도방향 및 폭방향에 대하여 기울어지게 형성됨으로써, 철도차량의 집전부가 절연레일의 비접촉부를 부드럽게 타고 넘어갈 수 있기 때문에 철도차량의 습동성이 우수하다는 이점을 가질 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 철도차량용 도전레일설비 적용 예의 정단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 철도차량용 도전레일설비 적용 예의 주요부 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 철도차량용 도전레일설비 적용 예의 주요부 분해 사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 철도차량용 도전레일설비(100)는, 철도차량(10)의 차륜과 접촉되어 철도차량(10)의 운행을 안내하는 한 쌍의 궤조(20) 이외 에, 철도차량(10)의 궤도방향과 병행하도록 철도 궤도면 또는 지지 블록(2) 등에 설치되어, 철도차량(10)의 집전부(12)와 미끄럼 마찰됨으로써, 철도차량(10)에 외부 전력을 전달하는 방식이다.

도전레일설비(100)는, 레일체(110)로서, 철도차량(10)의 집전부(12)와 미끄럼 마찰 가능토록 설치되어 철도차량(10)의 집전부(12)에 외부 전력을 공급하는 도전레일(120)을 포함한다.

도전레일(120)은 복수 개가 철도차량(10)의 궤도방향을 따라 배열되는 것이 바람직하다. 도전레일(120)은 도전레일 지지체(140)에 의해 지지되는 본체부(122) 및, 본체부(122)에 의해 지지되고 철도차량(10)의 집전부(12)와 마찰 접촉되는 차량 접촉부(124)를 포함하여 구성될 수 있다. 차량 접촉부(124)는 유지,보수의 용이성 및 비용 절감 등을 위해 본체부(122)와 탈착 가능토록 구성될 수 있다.

이러한 복수 개의 도전레일(120)은 일부 구간에서 서로 전기적으로 통하지 않도록 궤도방향을 따라 서로 소정의 절연거리만큼 이격 설치된다.

또한 도전레일설비는(100)는 궤도방향을 따라 도전레일(120)들 사이에 설치되어 하나로 연결된 레일체(110)를 이루고, 도전레일(120)들을 절연하는 절연레일(132)을 더 포함할 수 있다.

즉, 절연레일(132)이 도전레일(120) 사이에 하나로 연결된 레일체(110)로 설치됨으로써, 도전레일(120)이 절연레일(132)에 의해 보다 견고하게 지지될 수 있기 때문에, 기계적 강도 등 동적 특성이 우수하다는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 도전레일(120) 사이가 절연레일(132)에 의해 채워짐으로써 움푹 파인 곳이 없기 때문에 철도차량(10)의 집전부(12)가 요동없이 접촉될 수 있어서, 철도차량의 습동성이 우수하다는 효과를 얻을 수 있다. 절연레일(132)은 절연성을 위해 절연재질로 형성되거나, 절연처리됨은 물론이다.

이러한 절연레일(132)은 도전레일(120)과 직접 결합될 수도 있지만, 도시된 바와 같이 절연레일(132)과 함께 절연구간부(130)를 이루고 도전레일(120)과 결합된 절연레일 지지체(134)에 의해 지지됨으로써, 도전레일(120)과 보다 용이하고 단순하게 하나의 레일체(110)를 이룰 수 있다. 절연레일 지지체(134) 또한 절연성을 위해 절연재질로 형성되거나, 절연처리됨은 물론이다.

한편, 복수 개의 도전레일(120) 중 일부는 서로 직접 연결되도록 설치되며, 이때 조인트 플레이트(150)에 의해 서로 더욱 견고하게 결속될 수 있다.

또한 도전레일(120)들 중 일부는 그 중간에 절연레일(132)을 두지 않은 상태로 궤도방향을 따라 이격 설치되고, 도전레일(120)이 온도 변화로 인하여 팽창 및 수축되는 것을 흡수할 수 있는 신축흡수부(160)에 의해 연결될 수 있다.

특히 절연구간부(130)를 도 3 내지 도 6를 참조하여 보다 상세히 설명하면, 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 철도차량용 도전레일설비 적용 예의 주요부 분해 사시도이고, 도 4는 절연레일의 평면도이고, 도 5는 도 4의 A-A선에 따른 단면도이고, 도 6은 도 5의 B-B선에 따른 단면도이다.

절연레일(132)은 궤도방향을 따라 일부분은 철도차량의 집전부와 미끄럼 접촉되는 접촉부(132A)를 형성하고, 타부분은 철도차량의 집전부와 비접촉되는 비접 촉부(132B)를 형성토록 구성될 수 있다.

즉, 절연레일(132)의 접촉부(132A)는 철도차량의 집전부와의 잦은 마찰로 인해 철도차량의 집전부 등으로부터 쇳가루 등이 절연레일(132)의 접촉부(132A)의 표면에 떨어짐으로써, 도체화되어 절연성을 잃을 수 있다. 반면, 절연레일(132)의 비접촉부(132B)는 철도차량의 집전부와의 접촉이 원천 봉쇄됨으로써 도체화가 방지될 수 있다.

따라서, 이와 같은 절연레일(132)은 장시간 지나더라도 항상 절연성이 유지될 수 있기 때문에, 유지보수 사이클이 길어질 수 있어서 유지보수가 용이하고 그에 따른 비용이 현저히 절감될 수 있고, 절연레일(132)의 절연성 상실로 인한 신뢰성 저하가 방지될 수 있다.

이때, 절연레일(132)은 비접촉부(132B)가 형성될 수 있도록 다양하게 형성될 수 있는데, 특히 철도차량의 집전부 측 단면에 적어도 하나의 홈으로 이루어짐으로써, 간단하고 용이하게 비접촉부(132B)가 설계될 수 있다.

이와 아울러, 우수 등으로 인해 절연레일(132)이 젖어 수분층이 형성되면, 이 수분층에 의해 도전레일(120)과 절연레일(132)이 전기적으로 도통될 수 있다. 그런데, 절연레일(132)의 비접촉부(132B)가 홈으로 이루어짐으로써, 절연레일(132)의 공간거리 및 절연거리가 충분히 확보됨으로써, 절연레일(132)이 오손되어도 전기저항이 커져 전기 통전이 차단될 수 있다.

따라서, 절연레일(132)에 의한 절연성에 대한 신뢰성이 더욱 향상될 수 있다는 이점을 더 취할 수 있다.

나아가, 절연레일(132)의 비접촉부(132B)를 이루는 홈은 궤도방향 및 폭방향에 대하여 소정 각도 기울어지도록 형성될 수 있다.

즉, 절연레일(132)의 비접촉부(132B)는 홈으로 이루어짐에 따라 철도차량의 집전부 입장에서는 웅덩이와 같은 장애물이 될 수 있는데, 폭방향을 따라 일부분만 철도차량의 집전부와 마찰됨으로써, 철도차량의 집전부가 부드럽게 타고 넘어갈 수 있다. 따라서, 철도차량의 습동성이 향상될 수 있다는 이점을 더 취할 수 있다.

이와 같은 절연레일(132)은 도전레일(120)과 일체화된 레일체(110)를 이루기 위해, 도 6에 도시된 바와 같이 그 종단면이 도전레일(120)의 종단면과 대응되게 형성되는 것이 보다 바람직하다 할 수 있다.

한편, 절연레일 지지체(134)는 철도차량을 방해하지 않도록, 절연레일(132) 및 도전레일(120)이 철도차량의 집전부와 접촉되는 면의 반대쪽에 설치되어, 절연레일(132) 및 도전레일(120)과 각각 결합되는 것이 바람직하다.

이와 같은 절연레일 지지체(134)는 절연레일(132) 및 도전레일(120)이 삽입될 수 있도록 홈(134A)이 형성됨으로써, 절연레일(132) 및 도전레일(120)과 물리적으로 보다 견고하게 결합됨과 아울러 지지할 수 있다.

절연레일 지지체(134)는 절연레일(132) 및 도전레일(120)과 다양한 방식으로 결합될 수 있는데, 다음과 같이 볼트 체결방식에 의해 간단하고 용이하게 결합될 수 있다.

이를 위해, 절연레일 지지체(134)의 홈(134A)에는, 절연레일 지지체(134)가 절연레일(132) 및 도전레일(120)과 체결부재 특히 볼트(B1,B2)체결될 수 있도록, 다수의 체결홀(134C, 134D)이 형성될 수 있다. 이와 아울러, 절연레일(132)은 그 접촉부(132A)에 절연레일 지지체(134)와의 결합을 위한 체결홀(132C)이 적어도 하나 형성될 수 있다. 그리고, 도전레일(120) 또한 도시되지 않았지만 절연레일 지지체(134)와의 결합을위한 체결홀이 형성됨은 물론이다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 철도차량용 도전레일설비 적용 예의 정단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 철도차량용 도전레일설비 적용 예의 주요부 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 철도차량용 도전레일설비 적용 예의 주요부 분해 사시도이다.

도 4는 절연레일의 평면도이다.

도 5는 도 4의 A-A선에 따른 단면도이다.

도 6은 도 5의 B-B선에 따른 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

100; 도전레일설비 120; 도전레일

130; 절연구간부 132; 절연레일

132A; 접촉부 132B: 비접촉부

134; 절연레일 지지체 134A; 홈

140; 도전레일 지지체 150; 조인트 플레이트

160; 신축 흡수부

Claims (9)

1. 철도차량의 운행을 안내할 수 있도록 철도차량의 차륜과 접촉되는 한 쌍의 궤조와 별개로 상기 궤조의 방향을 따라 배열되어 외부 전력부와 연결되며, 철도차량의 집전부가 미끄럼 접촉되어, 상기 외부 전력부로부터 공급되는 외부 전력을 상기 철도차량으로 전달하는 복수의 도전레일;

   상기 도전레일을 지지하고, 절연 기능을 가지는 도전레일 지지체;

   상기 도전레일과 도전레일 사이에 설치되어 상기 복수의 도전레일과 함께 하나로 연결된 레일체를 이루며, 절연 기능을 가지는 절연레일;

   을 포함하며,

   상기 절연레일을 사이에 두고 상기 절연레일 양쪽에 배열된 도전레일과 도전레일은 서로 다른 외부 전력부와 연결되며;

   상기 절연레일은 상기 철도차량의 궤도방향을 따라 일부분이 철도차량의 집전부와 미끄럼 접촉되는 접촉부를 형성하고, 타부분이 철도차량의 집전부와 비접촉되는 비접촉부를 형성하며;

   상기 비접촉부는 상기 철도차량의 집전부 측 단면에 적어도 하나의 홈으로 형성된 것을 특징으로 하는 철도차량용 도전레일설비.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 절연레일의 홈은 상기 궤도방향 및 폭방향에 대하여 기울어지도록 형성된 것을 특징으로 하는 철도차량용 도전레일설비.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 절연레일의 종단면은, 상기 도전레일의 종단면과 대응되게 형성되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 도전레일설비.
6. 청구항 1,4,5 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 도전레일과 결합되고, 상기 절연레일을 지지하는 절연레일 지지체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 도전레일설비.
7. 청구항 6에 있어서,

   상기 절연레일 지지체는 상기 절연레일 및 상기 도전레일이 상기 철도차량의 집전부와 접촉되는 면의 반대쪽에 설치되어, 상기 절연레일 및 상기 도전레일과 각각 결합되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 도전레일설비.
8. 청구항 7에 있어서,

   상기 절연레일 지지체는 상기 절연레일 및 상기 도전레일이 삽입될 수 있도록 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 철도차량용 도전레일설비.
9. 청구항 8에 있어서,

   상기 절연레일 지지체의 홈에는, 상기 절연레일 지지체가 상기 절연레일 및 상기 도전레일과 체결부재에 의해 체결될 수 있도록, 다수의 체결홀이 형성된 것을 특징으로 하는 철도차량용 도전레일설비.

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