KR101164932B1

KR101164932B1 - 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차

Info

Publication number: KR101164932B1
Application number: KR1020100110612A
Authority: KR
Inventors: 김동활; 김영식; 이광섭; 최제호; 장중덕
Original assignee: 주식회사 우진산전
Priority date: 2010-11-08
Filing date: 2010-11-08
Publication date: 2012-07-12
Anticipated expiration: 2030-11-08
Also published as: KR20120049447A

Abstract

본 발명은 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차에 관한 것으로, 모노레일 차량의 변속조작이나 조향조작으로 인해 발생되는 비틀림력에 대응하여 차량의 안정적인 주행과 차량의 전복 방지 및 조향조작시의 롤링을 억제할 수 있게 함으로써 고속 주행이 가능하게 하면서도 우수한 안정성을 갖게 한 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명을 적용하면, 주행륜 및 안정륜, 안내륜을 통해 모노레일 궤도의 3면에 대차가 구속되게 함으로써 고속 주행이 가능하며, 차량의 전복을 방지하고 롤링을 억제할 수 있으며, 안정적인 주행성능을 구현할 수 있다는 장점이 있다.

Description

3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차{MONORAIL BOGIE ASSAY WITH BINDING STRUCTURE OF THREE FACE}

본 발명은 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차에 관한 것으로, 보다 상세하게 모노레일 차량의 변속조작이나 조향조작으로 인해 발생되는 비틀림력에 대응하여 차량의 안정적인 주행과 차량의 전복 방지 및 조향조작시의 롤링을 억제할 수 있게 함으로써 고속 주행이 가능하게 하면서도 우수한 안정성을 갖게 한 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 모노레일은 단궤조(궤도가 하나)인 철도의 총칭인 바, 현재에는 세계 각지에서 관광이나 시내교통수단으로 사용되고 있다.

모노레일은 콘크리트나 철제 빔으로 이루어져 있는 한 개의 궤도 위를 고무타이어나 철륜이 장착된 열차가 운행하는 구조로 이루어진 바, 차량의 지지방식에 따라 과좌식(궤도 위를 열차가 달리는 방식)과 현수식(열차가 궤도에 매달려서 운행하는 방식)으로 나뉜다. 모노레일의 수송규모가 도시철도와 버스의 중간이기 때문에 중규모의 수송에 적합하며, 이러한 특성 때문에 대부분의 도시교통계획에서는 경전철로 분류된다. 대도시의 보조교통수단, 중소도시의 주요교통수단으로 쓰인다.

모노레일은 각각 장점과 단점을 동시에 갖고 있다.

보다 상세하게, 모노레일의 장점을 살펴보면, 모노레일은 도로교통에 지장을 주지 않으며, 지주는 가늘게 할 수 있으므로 도로의 중앙분리대에 설치할 수 있고, 다른 고가물과 달리 점유면적이 작아, 하천과 도로등의 공간에 설치가 가능하다. 이 때문에 도시철도보다 공사가 용이하며, 신속한 건설이 가능하고, 토지비가 적게 들어간다. 그런 이유로 도시철도의 40%의 공사비로 건설할 수 있어 굉장히 저렴하다.

또한, 폭이 좁은 차륜으로 운행하므로 철도보다 반경이 작은 급곡선 운행도 가능하며, 현수식은 특히나 작게 운행이 가능하다. 전기동력으로 운행하고 고무타이어를 쓰기 때문에 환경오염과 소음, 진동 공해가 적다.

모노레일의 단점을 살펴보면, 모노레일은 궤도는 하나지만 주행장치가 복잡하므로 차량의 기능이 복잡하고 약간 비싸진다는 단점이 있으며, 최고속도가 80km/h 이므로 철도보다 고속성이 떨어지고, 보통 고무타이어를 사용하기 때문에 동력비가 높고, 일반철도와 궤도방식이 다르므로 일반철도와 상호진입이 불가능하다. 열차가 분기기로 돌진하면 대형사고가 발생될 수 있으며, 복구역시 쉽지 않고, 차량사고 등의 긴급상황시 피난에 시간이 걸리며, 피난이 용이치 않다. 대피로의 건설이 힘들기 때문에 비상시 승객대피가 매우 힘들다는 단점이 있다.

또한, 빔의 전도와 비틀림에 주의해야 한다는 단점이 있다.

즉, 모노레일의 대표적인 단점은 주행속도가 기존 열차보다는 낮으며, 사고 발생시 대형사고로 이어질 수 있다는 것이다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 모노레일 차량의 변속조작이나 조향조작으로 인해 발생되는 비틀림력에 대응하여 차량의 안정적인 주행과 차량의 전복 방지 및 조향조작시의 롤링을 억제할 수 있게 함으로써 고속 주행이 가능하게 하면서도 우수한 안정성을 갖게 한 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 ㅠ형 타입의 모노레일 궤도를 주행하는 철도차량의 차체 하부에 구성되며, 상기 차체와 연결되는 차체 연결부가 중앙 상부에 구성되며 Ｈ형상으로 이루어지고, 대차의 상부를 구성하는 서스펜션 프레임과; 상기 서스펜션 프레임과 차축 하우징을 통해 연결되며 대차의 하부를 구성하는 가이드프레임과; 상기 가이드프레임의 측면을 연결하여 지지하는 사이드프레임과; 상기 사이드프레임과 가이드프레임을 연결하는 하부 연결프레임으로 이루어진 모노레일 구동대차에 있어서, 상기 서스펜션 프레임과 가이드프레임의 양측면에 둘러쌓인 상태로 장착되고, 상기 모노레일 궤도의 상면에 밀착되어 주행력 및 제동력을 궤도에 전달하는 주행륜과; 상기 사이드프레임의 양내측에 각각 복수개 구성되며, 상기 모노레일 궤도의 양측면에 밀착되어 철도차량의 주행을 가이드하는 안내륜 모듈과; 상기 사이드프레임의 양내측에 각각 복수개 구성되며, 상기 모노레일 궤도의 하면에 각각 밀착되어 비틀림력으로 인한 차량 전복을 방지하고 롤링을 억제하는 안정륜 모듈로 이루어져 모노레일 궤도의 3면을 구속하는 것을 특징으로 하는 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차가 제공된다.

바람직하게, 상기 안내륜 모듈은 상기 사이드 프레임의 각 양내측면에서 중앙방향으로 돌출된 브라켓과; 상기 브라켓에 그 일단이 힌지핀 결합되며, Ｌ자 형상으로 형성된 수평아암과; 상기 수평아암의 모서리부에 장착되면서 상기 모노레일 궤도의 양측면에 밀착된 안내륜과; 수평아암의 타단이 회동핀에 의해 연결되며, 상기 사이드프레임과 그 중앙부가 연결되고 너트조절을 통해 안내륜의 밀착위치를 조절하는 안내륜 위치조절로드로 구성된 것을 특징으로 하는 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차가 제공된다.

바람직하게, 상기 안정륜 모듈은 상기 사이드 프레임의 각 양내측면에서 상부방향으로 돌출되며, Ｌ자 형상으로 형성되고, 그 모서리부에 힌지핀이 장착된 수직아암과; 상기 수직아암의 일단에 장착되면서 상기 모노레일 궤도의 하면에 밀착된 안정륜과; 수직아암의 타단이 회동핀에 의해 연결되며, 상기 사이드프레임의 하면에 그 중앙부가 연결되고 너트조절을 통해 안정륜의 밀착위치를 조절하는 안정륜 위치조절로드로 구성된 것을 특징으로 하는 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차가 제공된다.

바람직하게, 상기 안내륜 모듈은 하나의 가이드프레임에 총 4개가 구성된 것을 특징으로 하는 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차가 제공된다.

바람직하게, 상기 안정륜 모듈은 하나의 가이드프레임에 총 4개가 구성된 것을 특징으로 하는 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차가 제공된다.

바람직하게, 상기 안정륜 위치조절로드는 그 외주연에 복수의 스프링시트가 개재되고, 그 스프링 시트내에 스프링이 삽입되어 충격을 흡수할 수 있게 된 것을 특징으로 하는 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차가 제공된다.

본 발명에 따른 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차는 주행륜 및 안정륜, 안내륜을 통해 모노레일 궤도의 3면에 대차가 구속되게 함으로써 고속 주행이 가능하며, 차량의 전복을 방지하고 롤링을 억제할 수 있으며, 안정적인 주행성능을 구현할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차의 구성을 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차의 구성을 도시한 측면도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차의 구성을 도시한 정면도,
도 4a, 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차에 포함된 안내륜 모듈의 장착상태를 도시한 도면,
도 5a, 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차에 포함된 안정륜 모듈의 장착상태를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차의 구성을 도시한 사시도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차의 구성을 도시한 측면도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차의 구성을 도시한 정면도이다.

이를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차(2)는 모노레일 차량의 변속조작이나 조향조작으로 인해 발생되는 비틀림력에 대응하여 차량의 안정적인 주행과 차량의 전복 방지 및 조향조작시의 롤링을 억제할 수 있게 함으로써 고속 주행이 가능하게 하면서도 우수한 안정성을 갖게 한 대차시스템이다.

보다 상세하게, 본 발명의 일실시예에 따른 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차(2)는 모노레일 차량의 하부를 구성하면서, 모노레일 궤도를 차량이 주행할 수 있도록 구동 요소들이 장착된 구성인 바, 본 발명에서 적용된 모노레일 궤도(20)는 도 3에 도시된 바와 같이 ㅠ형 타입의 모노레일 궤도이다.

ㅠ형 타입의 모노레일 궤도(20)는 주행륜(16) 및 안정륜 모듈(50)과 밀착되는 상판(22)과, 상기 상판(22)의 하면에 수직으로 용접되면서 상기 안내륜 모듈(26)과 밀착되는 하판(24)으로 이루어진다.

ㅠ형 타입의 모노레일 궤도(20)는 별도의 형상을 형성하기 위한 단조작업이 필요하지 않으며, 대표적인 H 빔의 형상을 취하므로 제작이 쉽고 수월한 부품 공간이 가능하다.

이때, 본 발명의 일실시예에 따른 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차(2)는 차량의 고속화와 안정화를 추구하기 위해, 3면 구속구조로 이루어진 바, 3면 구속구조를 달성하기 위한 구성은 주행륜(16)과, 안내륜 모듈(26), 안정륜 모듈(50)이다.

이를 설명하기 앞서, 본 발명의 일실시예에 따른 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차(2)의 프레임 구조를 살펴보면, 본 발명의 일실시예에 따른 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차(2)는 철도차량의 차체(3) 하부에 구성되며, 상기 차체(3)와 연결되는 차체 연결부(12)가 중앙 상부에 구성되며 Ｈ형상으로 이루어지고, 대차(2)의 상부를 구성하는 서스펜션 프레임(4)을 포함한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차(2)는 상기 서스펜션 프레임(4)과 차축 하우징(8)을 통해 연결되며 대차(2)의 하부를 구성하는 가이드프레임(6)을 포함하며; 상기 가이드프레임(6)의 측면을 연결하여 지지하는 사이드프레임(14)과; 상기 사이드프레임(14)과 가이드프레임(6)을 연결하는 하부 연결프레임(10)을 포함한다.

이하, 본 발명을 통해 시현되는 3면 구속구조를 살펴본다.

앞서 설명한 바와 같이, 3면 구속구조를 달성하기 위한 구성은 주행륜(16)과, 안내륜 모듈(26), 안정륜 모듈(50)이다.

상기 주행륜(16)은 상기 서스펜션 프레임(4)과 가이드프레임(6)의 양측면에 둘러쌓인 상태로 장착되고, 상기 모노레일 궤도(20)의 상면(22a)에 밀착되어 주행력 및 제동력을 궤도에 전달하는 바퀴이다.

따라서, 상기 주행륜(16)은 차체(3) 및 대차(2)의 하중을 그대로 전달받아 상기 모노레일 궤도(20)로 전달하면서, 그 모노레일 궤도(20)의 상면(22a)에 안착되어 주행하는 구성이다. 상기 주행륜(16)의 폭은 광폭일수록 안정적인 주행을 수행하겠지만, 광폭일수록 주행 저항으로 작용하므로 에너지 효율이나 속도에는 부정적이다.

또한, 상기 안내륜 모듈(26)은 상기 사이드프레임(14)의 양내측에 각각 복수개 구성되며, 상기 모노레일 궤도(20)의 양측면(24a)에 밀착되어 철도차량의 주행을 가이드하는 구성이다.

상기 안내륜 모듈(26)은 상기 모노레일 궤도(20)의 하판(24) 측면(24a)에 밀착된 상태에서 본 발명의 일실시예에 따른 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차(2)를 가이드할 수 있도록 지면과 평행한 상태로 장착되어 하판(24)의 측면(24a)을 따라 굴림운동 할 수 있게 구성된다.

보다 상세하게, 상기 안내륜 모듈(26)은 상기 사이드 프레임(14)의 각 양내측면에 연장되어 대차의 중앙방향으로 돌출되게 장착된 수평아암(28)이 구비되며, 그 수평아암(28)의 모서리부에 안내륜(30)이 장착된다.

따라서, 상기 안내륜 모듈(26)은 하나의 가이드프레임(6)에 총 4개가 구성되어져 있다.

상기 안정륜 모듈(50)은 상기 사이드프레임(14)의 양내측에 각각 복수개 구성되며, 상기 모노레일 궤도(20)의 하면(22b)에 각각 밀착되어 비틀림력으로 인한 차량 전복을 방지하고 롤링을 억제하는 구성이다.

이를 위해, 상기 안정륜 모듈(50)은 지면과 수직되도록 장착되어 상기 모노레일 궤도(20)의 하면(22b)에 밀착되어 가이드되게 설치된다.

보다 상세하게, 상기 안정륜 모듈(50)은 상기 사이드 프레임(14)의 각 양내측면으로부터 상부방향으로 연장되어 돌출되며, Ｌ자 형상으로 형성된 수직아암(52)과; 상기 수직아암(52)의 일단에 장착되면서 상기 모노레일 궤도(20)의 하면(22b)에 밀착된 안정륜(50a,50b)으로 이루어진다.

따라서, 상기 안정륜 모듈(50)은 하나의 가이드프레임(6)에 총 4개가 구성되어져 있다.

도 4a, 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차에 포함된 안내륜 모듈의 장착상태를 도시한 도면이다.

이를 참조하면, 상기 안내륜 모듈(26)은 상기 사이드 프레임(14)의 각 양내측면으로부터 연장되어 중앙방향으로 돌출된 브라켓(32)이 포함되며, 상기 브라켓(32)에 그 일단이 힌지핀(34) 결합되며, Ｌ자 형상으로 형성된 수평아암(28)을 포함한다.

또한, 상기 안내륜 모듈(26)은 상기 수평아암(28)의 모서리부에 장착되면서 상기 모노레일 궤도(20)의 양측면(24a)에 밀착된 안내륜(30a,30b)을 포함하는 바, 전방 및 후방의 장착위치에 따라 제 1 안내륜(30a)과 제 2 안내륜(30b)으로 서로 다른 참조부호를 부여하였다.

한편, 상기 안내륜 모듈(26)은 수평아암(28: 28a, 28b)의 타단이 회동핀(36)에 의해 연결되며, 상기 사이드프레임(14)과 그 중앙부가 연결되고 너트조절을 통해 안내륜(30a,30b)의 밀착위치를 조절하는 안내륜 위치조절로드(38)를 포함한다.

그 안내륜 위치조절로드(38)의 외주연에는 충격 흡수를 위한 복수의 러버(40)가 개재되어져 있다.

따라서, 상기 안내륜 위치조절로드(38)는 너트조절을 통해 상기 힌지핀(34)에 의해 회동 가능하게 결합된 수평아암(28a,28b)을 상기 모노레일 궤도(20)의 측면(24a)에 대해서 진퇴시켜 안내륜(30a,30b)의 밀착위치를 조절할 수 있게 된다.

이를 통한 상기 안내륜 모듈(26)은 모노레일 차량이 모노레일 궤도(20)에 대해 전달받는 원심력과 구심력에 대항하여 안정적이면서 고속 주행이 가능하도록 한다.

도 5a, 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차에 포함된 안정륜 모듈의 장착상태를 도시한 도면이다.

이를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차(2)에 포함된 상기 안정륜 모듈(50)은 상기 사이드 프레임(14)의 각 양내측면에서 상부방향으로 돌출되며, Ｌ자 형상으로 형성되고, 그 모서리부에 힌지핀(54)이 장착된 수직아암(52a,52b)을 포함하며; 상기 수직아암(52a,52b)의 일단에 장착되면서 상기 모노레일 궤도(20)의 하면(22b)에 밀착된 안정륜(50a,50b)을 포함한다.

또한, 상기 안정륜 모듈(50)은 수직아암(52a,52b)의 타단이 회동핀(56)에 의해 연결되며, 상기 사이드프레임(14)의 하면에 그 중앙부가 연결되고 너트조절을 통해 안정륜(50a,50b)의 밀착위치를 조절하는 안정륜 위치조절로드(58)를 포함한다.

이때, 상기 안정륜 위치조절로드(58)는 그 외주연에 복수의 스프링시트(60)가 개재되고, 그 스프링 시트(60)내에 스프링(62)이 삽입되어 충격을 흡수할 수 있게 구성되어져 있다.

따라서, 상기 안정륜 위치조절로드(58)는 너트조절을 통해 상기 힌지핀(54)에 의해 회동 가능하게 결합된 수직아암(52a,52b)을 상기 모노레일 궤도(20)의 하면(22b)에 대해서 진퇴시켜 안정륜(50a,50b)의 밀착위치를 조절할 수 있게 된다.

이를 통한 상기 안정륜 모듈(50)은 모노레일 차량이 곡선구간 주행시 발생되는 비틀림력에 대응하여 차량을 모노레일 궤도(20)상에 구속시키므로 전복사고를 방지할 수 있으며, 직선구간이나 곡선구간시 발생되는 롤링을 억제하여 승차감 향상과 주행성능을 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 고속 주행 역시 가능하도록 한다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차는 단지 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니라 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변경이 가능하다.

2:3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차,
4:서스펜션 프레임, 6:가이드프레임,
12:차체연결부, 14:사이드프레임,
16:주행륜, 26:안내륜 모듈,
50:안정륜모듈.

Claims

ㅠ형 타입의 모노레일 궤도를 주행하는 철도차량의 차체 하부에 구성되며, 상기 차체와 연결되는 차체 연결부가 중앙 상부에 구성되며 Ｈ형상으로 이루어지고, 대차의 상부를 구성하는 서스펜션 프레임과; 상기 서스펜션 프레임과 차축 하우징을 통해 연결되며 대차의 하부를 구성하는 가이드프레임과; 상기 가이드프레임의 측면을 연결하여 지지하는 사이드프레임과; 상기 사이드프레임과 가이드프레임을 연결하는 하부 연결프레임으로 이루어진 모노레일 구동대차에 있어서,
상기 서스펜션 프레임과 가이드프레임의 양측면에 둘러쌓인 상태로 장착되고, 상기 모노레일 궤도의 상면에 밀착되어 주행력 및 제동력을 궤도에 전달하는 주행륜과;
상기 사이드프레임의 양내측에 각각 복수개 구성되며, 상기 모노레일 궤도의 양측면에 밀착되어 철도차량의 주행을 가이드하는 안내륜 모듈과;
상기 사이드프레임의 양내측에 각각 복수개 구성되며, 상기 모노레일 궤도의 하면에 각각 밀착되어 비틀림력으로 인한 차량 전복을 방지하고 롤링을 억제하는 안정륜 모듈로 이루어져 모노레일 궤도의 3면을 구속하는 것을 특징으로 하는 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차.
제 1항에 있어서, 상기 안내륜 모듈은,
상기 사이드 프레임의 각 양내측면에서 중앙방향으로 돌출된 브라켓과;
상기 브라켓에 그 일단이 힌지핀 결합되며, Ｌ자 형상으로 형성된 수평아암과;
상기 수평아암의 모서리부에 장착되면서 상기 모노레일 궤도의 양측면에 밀착된 안내륜과;
수평아암의 타단이 회동핀에 의해 연결되며, 상기 사이드프레임과 그 중앙부가 연결되고 너트조절을 통해 안내륜의 밀착위치를 조절하는 안내륜 위치조절로드로 구성된 것을 특징으로 하는 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차.
제 1항에 있어서, 상기 안정륜 모듈은,
상기 사이드 프레임의 각 양내측면에서 상부방향으로 돌출되며, Ｌ자 형상으로 형성되고, 그 모서리부에 힌지핀이 장착된 수직아암과;
상기 수직아암의 일단에 장착되면서 상기 모노레일 궤도의 하면에 밀착된 안정륜과;
수직아암의 타단이 회동핀에 의해 연결되며, 상기 사이드프레임의 하면에 그 중앙부가 연결되고 너트조절을 통해 안정륜의 밀착위치를 조절하는 안정륜 위치조절로드로 구성된 것을 특징으로 하는 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차.
제 1항에 있어서, 상기 안내륜 모듈은 하나의 가이드프레임에 총 4개가 구성된 것을 특징으로 하는 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차.
제 1항에 있어서, 상기 안정륜 모듈은 하나의 가이드프레임에 총 4개가 구성된 것을 특징으로 하는 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차.
제 3항에 있어서, 상기 안정륜 위치조절로드는 그 외주연에 복수의 스프링시트가 개재되고, 그 스프링 시트내에 스프링이 삽입되어 충격을 흡수할 수 있게 된 것을 특징으로 하는 3면 구속구조를 갖는 모노레일 구동대차.