KR101132695B1 - 궤도차량 레일 추진장치 및 추진시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 본 발명은 대용량 지상선로에 형성되는 자속과 자속을 쇄교하는 전류를 이용하여 전동차를 추진하기 위한 궤도차량 레일 추진장치 및 추진시스템을 개시한다. 개시된 본 발명의 궤도차량 레일 추진장치는 자속전원공급선로를 통해 공급되는 자속전원을 이용하여 상기 선로 상에서 궤도차량의 진행 방향에 대해 상 또는 하 방향의 자속을 발생시키도록 상기 선로를 따라 연속적으로 배치되는 다수의 자속발생부;와, 상기 자속발생부에 의해 형성된 자속을 쇄교하는 방향으로 전류를 흐르도록 하여 전자기 상호작용에 의해 궤도차량의 추진력을 발생시키도록 궤도차량의 저부에 설치되는 추진부;를 포함하여 구성되어, 궤도차량의 가속, 주행 및 감속 주행을 용이하게 하고, 궤도차량의 무게를 줄여 에너지를 절약할 수 있도록 하며, 비 점착 구동 방식에 의해 추진력을 얻게 되어 레일과 바퀴의 마모 손상을 줄이고, 점착구동 방식에 비해 최고 속도를 증가시키며, 궤도차량 레일 추진시스템의 설치 및 유지보수를 용이하게 하며 그 비용 또한 감소시킨다.

Description

궤도차량 레일 추진장치 및 추진시스템{RAIL PROPULSION APPARATUS AND SYSTEM FOR TRACKED VEHICLE}

본 발명은 대용량 지상선로에 형성되는 자속과 자속을 쇄교하는 전류를 이용하여 전동차량 등의 궤도차량을 추진하기 위한 궤도차량 레일 추진장치 및 추진시스템에 관한 것이다.

요 근래 전기철도의 발달에 따라 견인전동기(회전형 전동기)를 사용하고 바퀴의 점착 구동(마찰력)을 이용하는 추진시스템이 널리 사용되고 있다.

종래기술의 전동차량과 같은 궤도차량의 추진시스템에서 궤도차량(300)은 일반적으로 도 1과 같이 가공차선인 구동전원공급선로(12)로부터 전력을 공급받아 변압기(310), 정류기(320), 인버터(330) 등의 전력변환장치를 통하여 회전형 견인전동기(340)를 구동하고, 회전형견인전동기(340)에서 발생한 회전력을 이용하여 바퀴(21)를 회전시킨다. 즉 종래기술의 궤도차량(300)은 바퀴(21)와 레일(12) 사이의 마차력에 의해 레일(12) 상에서 점착 구동한다.

따라서 종래기술의 전기철도 추진시스템은 점착 구동력을 이용하기 때문에 급가속 및 급감속이 어렵고 속도를 높이는데 한계를 가지며, 바퀴(21)의 구동을 위한 회전형 견인전동기(340)에 전원을 공급하기 위한 많은 전력변환장치를 탑재해야 하므로 무게가 무거우며, 유지보수에 많은 인력과 비용이 소모되는 문제점을 가진다.

이에 따라 종래기술의 전기철도 추진시스템이 가지는 점착구동방식에 따른 문제점을 보완하기 위하여 대한민국 공개특허 제2005-60551호의 "선형유도전동기를 이용한 PRT 차량의 속도 제어 및 차량 내부 전력 공급을 위한 방법"(종래기술 1), 대한민국 등록실용신안 제20-237397호의 "선형유도모터를 이용한 피알티(PRT) 차량의 속도 제어 및 차량 내부 전력 공급을 위한 방법"(종래기술 2) 등과 같이 선형전동기를 이용한 비점착 구동방식의 추진시스템이 개발되어 사용되고 있다.

상기 종래기술1은 일차 코어에 감긴 일차 권선을 고정된 주파수를 가진 교류 전원 혹은 전력계통에 바로 연결하고, 선형 모터 이차 코어를 슬롯이 있는 권선형으로 택하여, 이차 권선에 가변저항을 연결하거나 인버터로 대표되는 반도체를 이용한 전력변환 회로를 연결하여 차량의 추력을 제어하는 것을 개시하고, 종래기술2는 선형유도모터를 장착하여 구동하는 피알티(PRT)시스템을 개시한다.

상술한 종래기술들에 공통적으로 사용되는 선형전동기는 선형운동을 위해 일반 회전형 전동기를 축방향으로 잘라서 평면적으로 펼쳐놓은 구조임. 직선운동을 필요로 하는 시스템에서 기계적 변환 기구를 사용하지 않고 직접 직선운동을 할 수 있으므로 자동화기기, 교통수단, 산업용기기 등에 많은 수요를 창출할 수 있다.

이러한 선형전동기는 직선형의 구동력을 바로 발생시키므로 구조가 간단하며 에너지 손실이나 소음이 발생하지 않는 장점이 있다. 선형동기전동기 중 대표적인 선형유도전동기의 경우, 원리는 외 측의 이동자 권선에 교류 전류를 흘리면 N과 S가 교번하여 이동자계를 발생시키고, 이 이동자계가 2차측 도체에 유도전압을 유기시켜서 유도전류를 간접적으로 공급하도록 구성된다.

그 외 선형동기전동기는 이동자권선에 전류를 흘려 자속을 발생시키거나 영구자석을 사용하여 주자속을 만들고, 2차측(지상)에 3상교류를 인가하여 1차측과 2차측의 상호 작용에 의하여 추진력을 얻도록 구성된다.

이와 같이 비점착구동에 의해 직접 추력을 발생하는 선형유도전동기는 리니어(Linear)전철, 피알티(PRT: Personal Rapid Transit)와 같은 중저속 철도시스템에 널리 사용되어 지고 있다.

하지만 선형전동기는 구조의 특성상 큰 공극에 의한 저효율, 저역률, 단부효과로 인해 에너지의 구동력 전환 성능 및 효율이 저하되는 문제점을 가진다.

또한 종래기술의 선형전동기는 수직력으로 인한 바퀴 마모 등의 내구성 저하가 발생하게 되는 문제점을 가진다.

또한 종래기술의 궤도차량은 운행을 위한 전력을 공급받기 위해 상부에 팬토그래프(22)가 장착되어야 하므로, 궤도차량의 하중을 증가시키고, 제작을 하며, 팬도크래프(22)의 잦은 고장으로 인해, 제작비용, 운전 비용 및 유지보수 비용이 과다하게 소요되는 문제점을 가진다.

따라서 본원발명은 상술한 종래기술의 전동기들이 가지는 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 궤도차량이 레일 상에서 비점착 구동을 수행하도록 함으로써 급가속 및 감속의 제어가 용이하고, 점착 구동 방식에 의해 속도 상승 제한을 해소할 수 있도록 하는 궤도차량 레일 추진장치 및 추진시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본원 발명은 견인전동기를 구비하지 않도록 함으로써 전력변환장치의 수를 줄여 궤도차량의 무게를 감소시켜 에너지 소모를 줄이고 유지보수를 용이하게 하는 궤도차량 레일 추진장치 및 추진시스템을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

또한 본원 발명은 종래기술의 선형전동기의 구조적 특성에 의해 발생하는 큰 공극에 의한 저효율, 저역률, 단부효과로 인한 에너지의 구동력 전환에 의한 에너지를 구동력으로의 전환 성능 및 효율 저하가 발생하지 않도록 함으로써 종래기술의 선형전동기 또는 궤도차량에 비해 에너지 이용효율을 향상시키는 궤도차량 레일 추진장치 및 추진시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한 본원 발명은 비점착 구동 방식에 의해 궤도차량에 추진력을 제공하는 것에 의해 종래기술의 선형전동기 또는 궤도차량과 같이 바퀴에 작용하는 수직력을 최소화함으로써 바퀴와 레일의 수명을 연장시키는 효과를 제공한다.

또한 본원 발명은 궤도차량 레일 추진장치가 자체적으로 충전을 수행하여 궤도차량의 운행에 필요한 전원을 공급할 수 있도록 하는 것에 의해 팬토그래프 및 팬토그래프 관련 장치들을 구비하지 않을 수 있도록 함으로써 궤도차량의 구성을 가진단히 하여 제작을 용이하게 하고, 무게를 줄이는 것에 의해 운행비용을 절감시키며, 팬토그래프로 인한 유지 보수를 필요로 하지 않게 됨으로써 유지 보수 비용을 절감시킬 수 있도록 하는 궤도차량 레일 추진시스템을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 궤도차량 레일 추진장치는, 자속전원공급선로를 통해 공급되는 자속전원을 이용하여 상기 선로 상에서 궤도차량의 진행 방향에 대해 상 또는 하 방향의 자속을 발생시키도록 상기 선로를 따라 연속적으로 배치되는 다수의 자속발생부;와, 상기 자속발생부에 의해 형성된 자속을 쇄교하는 방향으로 전류를 흐르도록 하여 전자기 상호작용에 의해 궤도차량의 추진력을 발생시키도록 궤도차량의 저부에 설치되는 추진부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 궤도차량 레일 추진장치는 상기 자속발생부에 선택적으로 자속전원을 공급하는 섹션전환부;를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 궤도차량 레일 추진시스템은, 레일이 설치되는 선로;와, 레일 상을 주행하는 궤도차량;과, 자속전원공급선로를 통해 공급되는 자속전원을 이용하여 상기 선로 상에서 궤도차량의 진행 방향에 대해 상 또는 하 방향의 자속을 발생시키도록 상기 선로를 따라 연속적으로 배치되는 다수의 자속발생부;와 상기 자속발생부에 선택적으로 자속전원을 공급하는 섹션전환부;와, 상기 섹션전환부의 제어에 의해 각각의 자속발생부로 자속전원을 공급하는 자속전원공급선로;와, 상기 자속발생부에 의해 형성된 자속을 쇄교하는 방향으로 전류를 흐르도록 하여 전자기 상호작용에 의해 궤도차량의 추진력을 발생시키도록 궤도차량의 저부에 설치되는 추진부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 궤도차량 레일 추진장치 및 추진시스템에서, 상기 자속발생부는, 선로를 통해 공급되는 자속전원의 크기 또는 방향을 가변시켜 자속전류루프에 공급하도록 스위칭되는 스위치기어;와, 상기 스위치기어에 양단이 접속되어 상기 스위치기어에 의해 공급되는 자속전원에 의한 자속전류에 의해 상기 선로 상에서 궤도차량의 진행 방향에 대해 상 또는 하 방향의 자속을 발생시키는 자속전류루프(loop);를 포함하여 구성된다.

상기 추진부는, 상기 자속발생부에 의해 형성되는 자속을 쇄교하도록 배치되는 구동전류루프;와, 상기 구동전류루프의 양단부에 접속되어 상기 궤도차량으로 공급되는 구동전원을 공급받아 크기 또는 방향을 가변시켜 상기 각각의 구동전류루프로 공급하도록 전류제어기;로 이루어지는 구동전류루프유닛이 열을 이루며 다수가 배치형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 구동전류루프유닛은 개별적으로 착탈 가능하게 형성될 수 있다.

상기 추진부는 또한, 충전기와 상기 구동전류루프들과 독립적으로 배치되는 충전코일을 포함하는 하나 이상의 충전부를 더 포함하는 것에 의해, 궤도차량의 운전에 필요한 전력을 충전부로부터 공급받도록 하여 팬토그래프와 같은 가공차선으로부터 전원을 공급받기 위한 부가장치를 구성하지 않도록 구성될 수 있다.

상기 충전부 또한 개별적으로 추진부에 착탈 가능하게 구성될 수 있다.

상기 섹션전환부는, 위치정보가 부여되어 상기 선로를 따라 배치되는 다수의 감지센서;와, 상기 감지센서들이 연결되는 감지선로;와, 상기 감지선로들 통해 전송되는 감지센서들의 궤도차량 감지신호에 따라 궤도차량이 위치되는 자속발생부의 스위치기어를 선택적으로 구동시키는 스위치제어기;를 포함하여 구성될 수 있다.

상술한 구성을 가지는 본 발명의 궤도차량 레일 추진장치 및 추진시스템은 선로를 따라 가이드되는 바퀴를 구비한 궤도차량의 급가속 및 급감속의 제어를 용이하게 하고, 전력변환장치의 수를 줄여 궤도차량의 무게를 감소시키며, 유지보수를 용이하게 하고, 점착 구동으로 인한 속도의 한계를 극복할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

또한 본원 발명의 궤도차량 레일 추진장치 및 추진시스템은 바퀴가 레일 상을 주행하는 상태에서 자속을 형성하는 전류 또는 자속과 쇄교하는 전류를 제어하는 것에 의해 궤도차량의 주행을 제어하므로 종래기술의 선형전동기에서 큰 공극의 구조적 특성에 의한 저효율, 저역률, 단부효과가 발생하지 않는 것에 의해 에너지의 구동력 전환 성능 및 효율을 증가시킨다.

또한 본원 발명의 궤도차량 레일 추진장치 및 추진시스템은 견인전동기를 구비하지 않는 것에 의해 궤도차량에 필요한 인버터, 변압기 등의 전력변환장치 등의 수를 줄이며, 견인전동기와 기어 등의 기계적 커플링을 탑재하지 않게 되어 궤도차량의 무게를 줄일 수 있으며, 이로 인해 궤도차량에 의해 소모되는 에너지를 줄일 수 있도록 한다.

또한 본원 발명의 궤도차량 레일 추진장치 및 추진시스템은 선형전동기 추진시스템과 달리 별도의 건설이 필요 없이 기존 선로에 자속발생부와 섹션전환부와 구동전원공급선만을 설치하면 되므로 궤도차량을 위한 선로의 설치비를 현저히 절감시킬 수 있도록 한다.

또한 본원 발명의 궤도차량 레일 추진장치 및 추진시스템은 궤도차량이 비점착 방식에 의해 구동되므로 가속, 주행, 감속의 제어가 용이하고, 급가속 및 정거 성능이 향상되며, 레일과 바퀴의 마모가 현저히 감소되어 선로의 수명을 연장시킨다.

또한 본원 발명의 궤도차량 레일 추진장치 및 추진시스템은 플레밍의 왼손법칙에 의한 전자기력에 의해 궤도차량의 주행을 제어하게 되므로 전류를 제어하는 것만으로 궤도차량의 주행을 제어할 수 있어, 궤도차량의 주행제어를 현저히 용이하게 한다.

또한 본원 발명의 궤도차량 레일 추진장치 및 추진시스템은 추진부를 형성하는 구동전류루프유닛 또는 충전부를 개별적으로 착탈할 수 있는 단위모듈로 구성하는 것에 의해 유지보수를 용이하게 하고, 유지보수 비용 또한 현저히 줄인다.

또한 본원 발명의 궤도차량 레일 추진장치 및 추진시스템은 추진부를 이루는 각각의 구동전류루프유닛이 각각 개별적으로 동작하는 것에 의해 분산동력을 제공함으로써 일부의 구동전류루프유닛이 고장나는 경우에는 궤도차량을 운행할 수 있어 궤도차량의 운행 신뢰성을 향상시킨다.

또한 본원 발명은 궤도차량 레일 추진장치가 자체적으로 충전을 수행하여 궤도차량의 운행에 필요한 전원을 공급할 수 있도록 하는 것에 의해 팬토그래프 및 팬토그래프 관련 장치들을 구비하지 않을 수 있도록 함으로써 궤도차량의 구성을 가진단히 하여 제작을 용이하게 하고, 무게를 줄이는 것에 의해 운행비용을 절감시키며, 팬토그래프로 인한 유지 보수를 필요로 하지 않게 됨으로써 유지 보수 비용을 절감시킬 수 있도록 한다.

도 1은 종래기술의 궤도차량(300)의 개략적인 내부구성을 나타내는 도면,
도 2는 본원 발명의 궤도차량 레일 추진장치(1)의 개략도,
도 3은 궤도차량(20)이 부가된 도 2의 궤도차량 레일 추진시스템(2)의 개략도,
도 4는 본원 발명의 다른 실시 예의 팬토그래프가 제거된 궤도차량(20')을 구비한 궤도차량 레일 추진시스템(2')의 개략도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 2는 본원 발명의 궤도차량 레일 추진장치(1)의 개략도이고, 도 3은 궤도차량(20)이 부가된 도 2의 궤도차량 레일 추진시스템(2)의 개략도이다.

도 2 및 도 3과 같이 본원 발명의 궤도차량 레일 추진장치(1)는 선로(10)를 따라 연속적으로 배치되는 자속발생부(100)와 전동차량 등의 궤도차량(20)에 장착되어 자속발생부(100)의 자속을 쇄교하는 전류를 흐르도록 하여 플레밍의 왼손 법칙에 의한 전자기력에 의해 궤도차량(20)을 추진시키는 추진부(200)를 포함하여 구성된다.

그리고 본원 발명의 궤도차량 레일 추진시스템(2)은 평행하게 배치되는 한 쌍의 레일(11)로 형성되는 선로(10)와, 선로(10)를 따라 연속적으로 배치되어 추진부(200)의 구동전류(Ik)와 직교하는 자속을 발생시키는 자속발생부(100)와, 선로(10)의 레일(21)을 주행하는 궤도차량(20)과, 궤도차량(20)의 저부에 장착되는 추진부(200)를 포함하여 구성된다.

상기 선로(10)는 선로(10)의 상부에서 평행하게 배치되는 레일(21)을 따라 설치되어 궤도차량(20)으로 구동전원을 공급하는 구동전원공급선로(12)와, 평행하게 배치된(21)을 레일을 따라 연속적으로 배치되는 각각의 자속발생부(100)로 자속전원을 공급하는 자속전원공급선로(30)를 포함하여 구성된다.

상기 선로(10)는 또한 각각의 자속발생부(100)로 선택적으로 자속전원을 공급하기 위하여 선로(10) 상에 일정 간격으로 배치되는 다수의 감지센서(S)와, 감지센서(S)들이 감지신호를 전송하는 감지선로(10)와, 감지선로(10)와 자속전원공급선로(30)와 각각의 스위치기어(40)에 접속되어 감지선로(10)의 감지신호에 따라 궤도차량(20)이 위치되는 자속발생부(100)에 선택적으로 자속전원을 공급하도록 스위치기어(40)를 제어하는 스위치기어제어기(40)를 포함하는 섹션전환부(60)를 더 포함하여 구성된다.

상기 자속발생부(100)는 수직 상 방향 또는 하 방향으로 자속을 형성하는 자속전류루프(120)와, 자속전류루프(120)로 공급되는 자속전류의 공급, 차단 및 세기를 제어하도록 자속전류루프(120)와 자속전원공급선로(30)의 사이에 접속되는 스위치기어(110)를 포함하여 구성된다.

상기 스위치기어(110)는 가변전류소자를 구비하여 자속전원의 전압 및 전류를 가변시키는 것에 의해 자속전류루프(120)로 인가되는 전류의 세기를 조절하여 자속전류루프(120)에 의해 형성되는 자기장(B)의 크기 및 방향을 제어하도록 구성된다.

상기 구성의 자속발생부(100)와 섹션전환부(60)는 지중에 매설될 수 있다.

상기 궤도차량(20)은 레일(21)을 주행하는 바퀴(21)와 구동전원공급선로(12)에 접속되는 펜토그래프(Pantograph)(22)를 포함하여 구성된다.

구동전원공급선로(12)로 공급되는 전원이 교류전원인 경우 도면에는 미 도시되어 있으나, 종래기술에서 자명한 바와 같이 상기 궤도차량(20)은 내부에 구동전원의 전압을 가변하는 변압기와, 변압기에 의해 가변된 교류전원을 직류전원으로 변환하는 인버터를 포함하여 구성된다.

구동전원공급선로(12)로 공급되는 전원이 직류전원인 경우 도면에는 미 도시되어 있으나, 종래기술에서 자명한 바와 같이 상기 궤도차량(20)은 내부에 직류전원을 교류전원으로 변환하는 인버터와, 인버터에서 출력되는 교류전원을 가변하는 변압기와, 변압기에 의해 가변된 교류전원을 직류전원으로 변환하는 인버터를 포함하여 구성된다.

상기 추진부(200)는 궤도차량(20)으로 공급되는 구동전원을 인가받아 구동전류루프(220)에 흐르는 구동전류(Ik)의 공급을 제어하는 전류제어기(210)와 전류제어기(210)에 폐루프를 형성하도록 접속되는 구동전류루프(220)로 이루어지는 구동전류루프유닛(201)이 열을 이루며 다수가 배치형성된다.

또한 상기 추진부(200)는 궤도차량(20)의 통신, 조명, 초전도 또는 상전도 공급전력 등의 궤도차량(20)에 필요한 전력을 공급하도록 충전부(202)를 더 포함하여 구성된다. 상기 충전부(202)는 자속발생부(100)에 형성되는 자기장을 쇄교하며 유도기전력을 발생시키도록 궤도차량(20)의 충전코일(204)과 충전코일(204)에서 발생한 유도기전력을 충전하는 충전기(203)를 포함하여 구성된다. 상기 충전코일(204)은 독립적으로 충전기(203)에 연결된 추진부(200)에 형성된 구동전류루프(220) 중에서 선택된 구동전류루프로 형성될 수 있다.

상기 자속전류루프(120)와 상기 구동전류루프(220)는 초전도 또는 상전도 권선으로 형성될 수 있다.

이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 본원 발명의 궤도차량 레일 추진장치(1) 및 추진시스템(2)에서의 궤도차량(20)의 추진력 제공 동작 과정을 설명한다.

도 3과 같이 선로(10) 상을 주행하는 궤도차량(20)은 구동전원공급선로(12)에 접속된 팬토그래프(22)에 의해 구동전원을 공급받는다.

팬토그래프(22)에 의해 공급된 구동전원은 도면에는 미 도시되어 있으나 종래기술에서 자명한 변압기(310, 도 1 참조), 정류기(320, 도 1 참조), 인버터(330, 도 1 참조) 등에 의해 추진부(200)에 인가될 전압 및 전류를 가지는 직류 구동전원으로 가변되어 추진부(200)를 형성하는 각각의 구동전류루프유닛(201)의 전류제어기(210)로 공급된다.

선로(10)의 레일(11) 상을 주행하는 궤도차량(20)의 위치를 선로(10)에 일정간격으로 배치되는 감지센서(S)들이 궤도차량(20)의 위치를 검출하여 궤도차량의 위치정보를 포함하는 궤도차량검출신호를 섹션(section)전환부(60)로 출력한다. 이 경우 섹션(section)은 각각의 자속발생부(100)를 포함하는 영역을 의미한다.

스위치기어제어기(40)는 궤도차량검출신호의 위치정보를 이용하여 자속전원을 공급할 자속발생부(100)를 식별한 후 해당 자속발생부(100)의 스위치기어(40)로 자속전원공급신호를 전송한다. 이때 상기 스위치기어제어기(40)는 자속전원이 교류인 경우 이를 직류로 가변하는 인버터를 더 포함한다. 자속전원공급신호에 따라 스위치기어(40)가 스위칭되어 자속전원공급선로(30)로 공급되는 자속전원을 해당 자속발생부(100)의 자속전류루프(120)로 공급하는 것에 의해 자속전류루프(120)에 직류 자속전류(Im)가 흐르게 된다. 자속전류루프(120)에 직류 자속전류(Im)가 흐르게 되면 자속전류루프(120)의 내부 영역에는 궤도차량으로 향하거나, 궤도차량의 하부로 향하는 자기장이 형성된다, 도 2 및 도 3의 경우에는 궤도차량(20)의 하부로 향하는 자기장(B)이 형성되도록 자속전류(Im)가 흐르는 것으로 도시하였다.

상술한 바와 같이 자속전류(Im)가 인가된 상태에서 궤도차량(20)의 운전자가 가속, 주행, 감속 신호에 따라 각각의 구동전류루프유닛(201)의 전류제어기(210)가 구동전류(Ik)를 세기 및 방향을 가변하여 구동전류루프(220)로 공급하는 것에 의해 궤도차량을 가속, 주행, 감속시키는 추진력(Df)가 발생하게 된다. 이 경우 궤도차량(20)를 가속, 주행, 감속시키는 추진력(Df)은 플레밍의 왼손 법칙에 따라 구동전류(Ik)의 세기 및 방향에 따라 크기 및 방향이 결정된다.

상기 궤도차량(20)의 가속, 주행, 감속은 또한 스위치기어(40)에 의한 자속전류(Im)의 세기 및 방향의 제어에 의해서도 이루어질 수 있다.

운전자의 신호에 따라 궤도차량(20)이 주행되면 섹션전환부(60)는 감지센서(S)들로 전송되는 궤도차량감지신호에 따라 궤도차량(20)이 위치된 자속발생부(100)의 스위치기어제어기(40)만을 선택적으로 구동시키는 것에 의해 에너지를 절감시키게 된다.

도 4는 본원 발명의 다른 실시 예의 팬토그래프가 제거된 궤도차량(20')을 구비한 궤도차량 레일 추진시스템(2')의 개략도이다.

본원 발명은 추진부(200)에 구성되는 충전부(202)의 용량을 궤도차량의 운행을 위한 전력을 공급할 수 있을 정도로 구성하는 것에 의해 궤도차량이 상부의 가공차선 또는 구동전원공급선로(12)로부터 전원을 공급을 받지않고도 운행할 수 있도록 구성할 수 있다.

이에 따라 도 4와 같이 궤도차량 레일 추진시스템(2')을 주행하는 궤도차량(20)은 팬토그래프(22, 도3 참조)와 이와 관련된 장치들을 구비하지 않음으로서 하중, 운행을 위한 에너지 소비, 제작 및 유지보수 비용이 줄어들게 된다.

상술한 구성을 가지는 본원 발명의 궤도차량 레일 추진장치(1) 및 추진시스템(2, 2')은 궤도차량(20, 20')에 필요한 인버터, 변압기 등의 전력변환장치 등의 수를 줄이며, 견인전동기와 기어 등의 기계적 커플링을 탑재하지 않게 되므로 궤도차량의 무게를 줄일 수 있어 궤도차량에 의해 소모되는 에너지를 줄일 수 있도록 한다.

또한 상술한 구성을 가지는 본원 발명의 궤도차량 레일 추진장치(1) 및 추진시스템(2, 2')은 선형전동기 추진시스템과 달리 별도의 건설이 필요 없이 기존 선로에 자속발생부(100)와 섹션전환부(60)와 구동전원공급선로(12)만을 설치하면 되므로 본원 발명이 제공된 궤도차량(20)의 운행을 위한 선로(10)의 설치 비용을 현저히 절감시킬 수 있도록 한다.

또한 상술한 구성을 가지는 본원 발명의 궤도차량 레일 추진장치(1) 및 추진시스템(2, 2')은 종래기술의 교류전동기를 사용하지 않고, 플레밍의 왼손법칙에 의한 전자기력에 의해 궤도차량(20, 20')의 주행을 제어하게 되므로, 궤도차량(20)이 바퀴(21)와 레일(21)의 접촉마찰력에 의해 가속, 주행, 감속하는 접착식 구동이 아닌 힘적인 측면에서 비점착 구동을 수행하고, 전류를 제어하는 것만으로 궤도차량(20)의 주행을 제어할 수 있어 급가속 및 정거 성능이 향상되고, 레일과 바퀴의 마모가 현저히 감소된다.

또한 상술한 구성을 가지는 본원 발명의 궤도차량 레일 추진장치(1) 및 추진시스템(2, 2')은 추진부(200)를 형성하는 구동전류루프유닛(201) 또는 충전부(202)를 개별적으로 착탈할 수 있는 단위모듈로 구성하는 것에 의해 유지보수가 용이하며, 유지보수 비용 또한 현저히 줄어들게 된다.

또한 추진부(200)를 이루는 각각의 구동전류루프유닛(201)이 각각 개별적으로 동작하는 것에 의해 분산동력을 제공함으로써 일부의 구동전류루프유닛(201)이 고장나는 경우에도 궤도차량을 운행할 수 있어 궤도차량(20, 20')의 운행 신뢰성이 향상된다.

1: 궤도차량 레일 추진장치, 2, 2': 궤도차량 레일 추진시스템
10: 선로, 11: 레일, 12: 구동전원공급선로, 20, 20', 300: 궤도차량, 21: 바퀴
22: 팬토그래프(pantograph), 30: 자속전원공급선로, 40: 스위치기어제어기,
50: 감지선로, 60: 섹션전환부, S: 감지센서
100: 자속발생부, 110: 스위치기어, 120: 자속전류루프, Im: 자속전류,
200: 전류구동부, 201: 구동전류루프유닛, 210: 전류제어기
220: 구동전류루프, Ik: 구동전류, B: 자기장, Df: 추진력
202: 충전부, 203: 충전기, 204: 충전코일

Claims (9)

1. 자속전원공급선로에 흐르는 전류를 이용하여 선로상에 안착되는 궤도차량의 진행 방향에 대해 상 또는 하 방향의 자속이 발생되도록 상기 선로를 따라 연속적으로 배치되는 다수의 자속발생부;와
   상기 궤도차량의 저부에 구비되고, 상기 자속발생부에 의해 발생된 자속이 선로의 쇄교방향으로 흐르도록 하여 궤도차량을 추진시키는 추진부;를 포함하며,
   상기 추진부는,
   상기 자속발생부에 의해 발생된 자속을 쇄교하도록 배치되는 구동전류루프;와,
   상기 구동전류루프의 양단부에 접속되어 구동전원공급선로에서 상기 궤도차량으로 공급되는 구동전원을 공급받아 크기 또는 방향을 가변시켜 상기 각각의 구동전류루프로 공급하는 전류제어기;로 한 개의 유닛으로 이루어지는 구동전류루프유닛이 열을 이루며 다수가 배치형성되고,
   상기 추진부는,
   충전기와 상기 구동전류루프들과 독립적으로 배치되는 충전코일을 포함하는 하나 이상의 충전부를 더 포함하여, 궤도차량의 운행에 필요한 전력을 충전부로부터 공급받도록 하되,
   상기 충전부는 개별적으로 추진부에 착탈 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 궤도차량 레일 추진장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 자속발생부는,
   자속전원공급선로를 통해 공급되는 전류의 크기 또는 방향을 가변시켜 자속전류루프에 전달시키는 스위치기어;와,
   상기 스위치기어에 양단이 접속되어 상기 자속발생부에 의해 발생된 자속이 상기 선로상에서 궤도차량의 진행방향에 대해 상 또는 하방향으로 자속이 흐르는 자속전류루프(loop);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 궤도차량 레일 추진장치.
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 구동전류루프유닛은 개별적으로 착탈 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 궤도차량 레일 추진장치.
5. 삭제
6. 삭제
7. 청구항 1항에 있어서,
   상기 자속발생부에 선택적으로 전류를 공급하는 섹션전환부;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 궤도차량 레일 추진장치.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 섹션전환부는,
   위치정보가 부여되어 상기 선로를 따라 배치되는 다수의 감지센서;와,
   상기 감지센서들이 연결되는 감지선로;와,
   상기 감지선로들 통해 전송되는 감지센서들의 궤도차량 감지신호에 따라 궤도차량이 위치되는 자속발생부의 스위치기어를 선택적으로 구동시키는 스위치기어제어기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 궤도차량 레일 추진장치.
9. 레일이 설치되는 선로;와,
   레일 상을 주행하는 궤도차량;과,
   자속전원공급선로에 흐르는 전류를 이용하여 상기 선로상에 안착되는 궤도차량의 진행 방향에 대해 상 또는 하 방향의 자속이 발생되도록 상기 선로를 따라 연속적으로 배치되는 다수의 자속발생부;와
   상기 궤도차량 레일 추진장치는 상기 자속발생부에 선택적으로 전류를 공급하는 섹션전환부;와,
   상기 섹션전환부의 제어에 의해 각각의 자속발생부로 전류를 공급하는 자속전원공급선로;와,
   상기 궤도차량의 저부에 구비되고, 상기 자속발생부에 의해 발생된 자속이 선로의 쇄교방향으로 흐르도록 하여 궤도차량을 추진시키는 추진부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 궤도차량 레일 추진시스템.

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