KR101306312B1 - 편심 모노레일 시스템 - Google Patents

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KR101306312B1
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이안호
류상환
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한국철도기술연구원
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Abstract

본 발명은 편심 모노레일 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존에 사용되던 철도 레일을 활용함으로써, 별도로 레일을 설치하지 않아도 되므로 시공기간 및 설치 비용을 줄일 수 있는 편심 모노레일 시스템에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차체와 대차로 이루어지는 모노레일 카와, 레일로 이루어지는 편심 모노레일 시스템에 있어서, 상기 대차에는 일측으로 편심되도록 주행륜이 설치되는 것을 특징으로 한다.

Description

편심 모노레일 시스템{ecentricity monorail system}
본 발명은 편심 모노레일 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존에 사용되던 철도 레일을 활용함으로써, 별도로 레일을 설치하지 않아도 되므로 시공기간 및 설치 비용을 줄일 수 있는 편심 모노레일 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 모노레일 시스템은 복잡한 도심 환경에서 여러 장점을 가지고 있는데, 그 중에서 가이드 레일을 상부에 설치한 전용 상부 가이드 레일 차량 시스템은 도시의 거리 위에서 차량이 이동하기 때문에 교통 체증으로부터 자유로운 장점이 있어, 도시 사람들의 이동을 빠르고 편리하게 하는 교통수단으로 사용된다.
이러한 모노레일 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 모노레일(120)의 상면 위를 주행하는 4개의 주행바퀴(102)와 모노레일(120)의 양측면에 상부 위를 주행하는 2개의 안내바퀴(104)와 모노레일의 양측면 하부 위를 주행하는 2개의 안정바퀴(106)를 갖는 대차(100)로 이루어져 있다.
그러나, 전술한 종래의 모노레일 시스템은 대차의 구조물이 커서 중량이 많이 나갈 뿐만 아니라, 제작에 따른 원가와 설치비가 많이 소요되며, 모노레일에 있어서도 대차의 양측면 위를 주행하는 안내바퀴 및 안정바퀴를 수용하기 위해, 폭과 높이가 대형화될 수밖에 없기 때문에, 모노레일 구조물이 크게 되어 제작과 설치에 많은 비용이 소요된다.
그래서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 도 2에 도시된 바와 같은 등록특허 제10-0600642호에 기재된 기술이 개발되었는데, 그 기술적 특징은 모노레일 시스템에 있어서, 그 하부에는 모노레일(22)과 접지되어 구르는 2개의 주행바퀴(20)와 상기 2개의 주행바퀴(20)를 가이드하는 4개의 안내바퀴(50)를 갖는 대차와 상기 대차의 안내바퀴(50)가 삽입 설치되어 구르도록 상기 모노레일(22)에 형성되는 가이드레일(53)을 T형으로 구성한 것을 특징으로 한다.
그러나, 등록특허 제10-0600642호에 기재된 기술은 모노레일과 가이드 레일 및 대차의 구조를 간단하게 함으로써, 설치 비용을 줄여주는 장점이 있으나, 여전히 별도의 레일을 설치하여야 하므로 시공 기간이 길어지고, 설치비용이 높은 문제점이 있다.
그리고, 종래의 철도 레일을 사용하여 모노레일 시스템을 형성할 경우, 모노레일 카의 하부에 형성되는 주행륜이 대차의 중심부에 형성되기 때문에, 한쌍의 레일 중 일측만 사용할 수 있어, 타측 레일은 사용할 수 없음으로 인해 낭비되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 차체의 하부에 형성되는 주행륜을 차체의 일측으로 편심되도록 형성함으로써, 기존에 사용되던 한쌍의 철도 레일 양측을 모두 사용할 수 있게 되어, 별도로 레일을 설치하지 않아도 되므로 설치비용을 줄일 수 있는 편심 모노레일 시스템을 제공하는 것이다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은 기존에 사용되던 철도 레일을 사용하기 때문에, 한쌍의 레일 중 일측은 상행으로 사용하고 타측은 하행으로 사용함으로써, 원활한 소통을 가능하게 하여 교통체증을 경감시킬 수 있는 편심 모노레일 시스템을 제공하는 것이다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은;
차체와 주행륜과 상부휠을 포함하여 이루어지는 대차로 구성되는 모노레일 카와, 상기 주행륜이 주행하는 레일과, 상기 상부휠이 주행하는 외측옹벽으로 구성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 대차는 대차 프레임과, 상기 대차 프레임의 하부에 양측에 형성되는 고정암과 브라켓에 설치되는 주행륜과, 상기 고정암에 연장 형성되는 회동암에 설치되는 상부휠과, 차체를 지지하는 턴테이블과, 상기 대차 프레임과 턴테이블 사이에 설치되는 공기 스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 대차의 브라켓에는 하부휠이 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정암과 회동암은 힌지결합되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 회동암과 대차의 대차 프레임에는 틸팅 실린더가 설치되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 대차에는 전후로 형성된 상부휠의 사이에 전도 방지휠이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 외측옹벽은 내측 상면에 안내홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 안내홈에는 전차선이 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 외측옹벽의 상부에는 경사지게 형성된 상부휠 받침대가 형성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 레일의 우측에는 상기 하부휠이 지지되는 내측 가이드가 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 안내홈의 내측 하단에는 전선 트라후가 형성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 대차에는 상기 전차선에 대응되는 판토그래프가 구비되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 상부휠과 하부휠은 제1구동모터 및 제2구동모터에 의해 구동되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 차체와 상기 차체를 지지하고, 상부휠 및 주행륜을 포함하는 대차로 이루어지는 모노레일 카와, 상기 상부휠이 지지되는 외측옹벽과, 주행륜이 주행하는 레일로 구성되되, 상기 주행륜은 모노레일 카의 중심에서 편심되게 설치된 것을 특징으로 한다.
상기한 구성의 본 발명에 따르면, 차체의 하부에 형성되는 주행륜을 차체의 일측으로 편심되도록 형성함으로써, 기존에 사용되던 한쌍의 철도 레일 양측을 모두 사용할 수 있게 되어, 별도로 레일을 설치하지 않아도 되므로 설치비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명은 기존에 사용되던 철도 레일을 사용하기 때문에, 한쌍의 레일 중 일측은 상행으로 사용하고 타측은 하행으로 사용함으로써, 원활한 소통을 가능하게 하여 교통체증을 경감시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 모노레일 시스템의 부분 사시도이다.
도 2는 종래의 개선된 모노레일의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 편심 모노레일 시스템의 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 편심 모노레일 시스템의 주행 상태를 보여주는 상태도이다.
도 5는 본 발명에 따른 편심 모노레일 시스템의 부분 확대도이다.
도 6은 본 발명에 따른 편심 모노레일 시스템의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고무타이어를 설치한 편심 모노레일 시스템의 개념도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 그리고, 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 한정되지 않음을 이해하여야 한다.
도 3은 본 발명에 따른 편심 모노레일 시스템의 개념도이고, 도 4는 본 발명에 따른 편심 모노레일 시스템의 주행 상태를 보여주는 상태도이고, 도 5는 본 발명에 따른 편심 모노레일 시스템의 부분 확대도이고, 도 6은 본 발명에 따른 편심 모노레일 시스템의 측면도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고무타이어를 설치한 편심 모노레일 시스템의 개념도이다.
본 발명은 편심 모노레일 시스템에 관한 것으로 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이 그 구성은 모노레일 카(C)와, 상기 모노레일 카(C)가 주행하는 레일(500)로 이루어지는데, 상기 모노레일 카(C)는 승객들이 탈 수 있도록 형성되는 차체(400)와 상기 차체(400)의 하부에 설치되어 상기 레일(500) 위를 주행할 수 있게 구성된 대차(300)로 이루어진다.
여기서, 상기 대차(300)에는 대차 프레임(302)의 하부 양측에 형성된 고정암(320)과 브라켓(350)의 사이에 설치되어 상기 레일(500) 위를 주행하는 주행륜(310)이 구비되는데, 상기 주행륜(310)은 상기 대차(300)의 중심부를 기준으로 일측으로 편심되도록 설치된다.
그래서, 기존에 설치된 한 쌍의 레일(500) 모두를 각각 사용할 수 있게 되는데, 한 쌍의 레일(500) 중 일측은 상행으로 사용하고, 타측은 하행으로 사용함으로써, 한쌍의 레일(500)로 이루어진 하나의 선로를 이용하여 상,하행 2개의 모노레일 차량을 운행할 수 있게 되어 수송효율을 높이고, 원활한 소통을 가능하게 하여 교통체증을 경감시킬 수 있게 된다.
즉, 종래의 일반적인 모노레일 카(C)는 주행륜(310)이 대차(300)의 중심부에 형성되게 되어, 기존에 사용하던 레일(500)을 사용할 경우 한 쌍 모두를 각각 사용하게 되면, 양측의 모노레일 카(C)의 차체(400)가 서로 부딛히게 되므로, 한 쌍의 레일(500) 중 일측만을 사용할 수밖에 없었는데, 본 발명에서는 주행륜(310)을 대차(300)의 일측으로 편심되도록 형성함으로써, 도 4에 도시된 바와 같이 각각의 레일(500)을 주행하는 모노레일 카(C)를 운행하게 되더라도 서로 부딛히지 않고 안정적으로 주행할 수 있게 된다.
그리고, 상기 대차(300)에는 주행륜(310)이 편심되는 방향의 측부에 하부휠(360)이 측면을 지지하도록 설치되고, 상기 대차(300)의 주행륜(310)이 편심되는 방향의 타측[즉, 상기 하부휠(360)이 설치된 타측] 전,후부에 상부휠(330)이 측면을 비스듬하게 지지되도록 설치된다.
여기서, 상기 레일(500)이 설치되는 침목(505)의 일측에는 가이드 기초(512)가 형성되고, 상기 가이드 기초(512)의 상부에는 상기 하부휠(360)이 대응 지지되도록 내측 가이드(510)가 형성되며, 상기 레일(500)의 타측[상기 내측 가이드(510)가 형성된 타측]에는 상기 상부휠(330)이 대응 지지되는 상부휠 받침대(522)가 형성된 외측옹벽(520)이 형성된다.
한편, 상기 레일(500)의 중심부에 형성된 내측 가이드(510)는 한쌍의 레일(500)의 사이에 레일(500)과 평행하게 형성되게 되고, 본 발명의 모노레일 카(C)에 바람 등의 외력이 작용하더라도 상기 상부휠(330)과 하부휠(360)이 모노레일 카(C)가 측부로 밀리는 것을 방지하게 되어, 안정적으로 레일(500) 위를 주행할 수 있게 된다.
이때, 상기 하부휠(360)은 상기 대차(300)의 하단에 측부로 돌출형성되는 브라켓(350)에 고정 설치되고, 상기 하부휠(360)의 상부에는 제2구동모터(365)가 형성되어, 상기 하부휠(360)을 회전시키게 되어, 상기 하부휠(360)은 상기 내측 가이드(510)의 측면과 접하여 회전하게 된다.
그리고, 상기 대차(300)는 상기 하부휠(360)이 형성된 타측 하부에는 고정암(320)이 측부로 돌출 형성되는데, 상기 고정암(320)의 단부에는 회동암(325)이 힌지결합으로 회동가능하게 설치된다.
여기서, 상기 대차 프레임(302)에는 상기 상부휠(330)이 비스듬하게 설치되어, 전술한 외측옹벽(520)의 상부에 경사져 비스듬하게 설치된 상부휠 받침대(522)에 접하게 된다.
이때, 상기 상부휠(330)의 하부에는 제1구동모터(365)가 형성되어, 상기 상부휠(360)을 회전시키게 되어 모노레일 카(C)가 안정적으로 주행할 수 있게 한다.
그리고, 상기 회동암(325)의 상단에는 틸팅 실린더(340)의 일측 단부가 연결 설치되는데, 상기 틸팅 실린더(340)의 타측 단부는 상기 대차(300)의 상부와 연결되도록 설치된다.
그래서, 본 발명의 모노레일 카(C)가 레일(500)의 곡선 구간을 주행할 때, 상기 틸팅 실린더(340)를 작동시켜 모노레일 카(C)의 틸팅 각도를 조절하여 안정적인 상태로 곡선 구간을 주행할 수 있도록 한다.
즉, 본 발명의 모노레일 카(C)가 곡선 구간을 주행할 때, 내부에 설치된 제어부(미도시)에서는 곡선 구간의 곡률에 따라 상기 틸팅 실린더(340)의 작동 정도를 제어하게 되면, 상기 틸팅 실린더(340)의 일측 단부는 대차(300)에 고정 설치되기 때문에, 타측 단부에 연결 설치된 회동암(325)이 고정암(320)과의 힌지 결합부를 중심으로 회전하게 되어, 상기 회동암(325)에 설치된 상부휠(330)이 대차(300)에서 멀어지거나 가까워지게 되어, 모노레일 카(C)가 틸팅되게 된다.
그래서, 곡선 구간의 곡률에 따라 모노레일 카(C)의 각도를 적절하게 틸팅함으로써, 곡선 구간을 안정적으로 주행할 수 있게 된다.
또한, 상기 상부휠 받침대(522)는 높이를 조절할 수 있게 형성되어, 선로의 곡률에 따라 적절하게 높이를 조절하여 별도로 차체(400)를 틸팅하지 않더라도 안정적인 각도로 차체가 기울어지도록 하여 곡선구간을 주행할 때, 안정적인 주행이 가능할 수 있게 한다.
이때, 상기 틸팅 실린더(340)의 외측에는 탄성부재(345)가 더 구비되어, 주행 중에 충격에 의하여 차체(400)가 틸팅되는 것을 완충하여 줌으로써, 승차감을 높이게 된다.
한편, 상기 차체(400)는 상기 대차(300)의 상부에 회전가능하게 설치되는데, 상기 대차(300)와 차체(400)의 사이에는 턴테이블(410)이 형성되어 상기 대차(300)가 안정적으로 회전할 수 있도록 하여 모노레일 카(C)가 곡선 구간을 주행할 때, 도 4에 도시된 바와 같이 차체(400)와 대차(300)가 용이하게 일정한 각도를 형성하도록 하여 안정적으로 곡선구간을 주행할 수 있게 한다.
이때, 상기 차체(400)와 턴테이블(410) 사이에는 회전댐퍼(460)가 지지부재(미도시)에 의해 설치되어, 차체(400)가 회전할 때 발생하는 충격을 줄여주게 되어, 승객들에 미치는 승차감을 향상시키게 된다.
그리고, 상기 대차(300)의 상부에는 공기스프링(420)이 더 형성되어, 주행 중에 발생하는 상하 진동을 완충하여 줌으로써, 탑승하고 있는 승객들이 느끼는 승차감을 높여 주어 장거리 여행에도 피로감을 줄여주게 된다.
또한, 상기 공기스프링(420)의 측부에는 수직댐퍼(450)가 더 구비되어 주행시 발생하는 상하 진동을 보다 안정적으로 완충할 수 있어 승차감을 더욱 높이게 된다.
한편, 상기 외측옹벽(520)의 일측면에는 길이방향을 따라 안내홈(524)이 형성되는데, 상기 대차(300)의 측면에는 전도 방지휠(380)이 형성되어, 상기 안내홈(524)의 내측으로 삽입되게 된다.
이때, 상기 전도 방지휠(380)은 상기 대차(300)의 전부와 후부에 설치된 상부휠(330)의 사이에 위치하도록 설치되고, 상기 안내홈(524)의 내측 상면은 평평하게 형성되어 상기 전도 방지휠(380)의 상단이 상기 안내홈(524)의 내측 상면에 걸리도록 하여 모노레일 카(C)가 전복되는 것을 방지하게 된다.
즉, 본 발명의 모노레일 카(C)가 주행시에 강한 바람 등의 외력이 측부에서 작용하게 될 경우, 외력이 상부휠(330)이 형성된 방향으로 작용하게 되면, 상부휠(330)의 지지력에 의하여 안정적으로 지탱할 수 있지만, 하부휠(360)이 형성된 방향으로 외력이 작용하게 되면, 이를 지지할 수 없기 때문에, 상기 전도 방지휠(380)이 상기 외측옹벽(520)에 형성된 안내홈(524)의 내측 상면에 걸리게 되어 모노레일 카(C)가 전복되는 것을 방지할 수 있게 된다.
한편, 상기 안내홈(524)의 내측면에는 전차선(526)이 형성되고, 상기 대차(300)의 측면에는 상기 전차선(526)에 대응되는 판토그래프(370)가 설치되어, 본 발명의 모노레일 카(C)에 안정적으로 전력을 공급할 수 있게 된다.
그리고, 상기 안내홈(524)의 하단에는 전선 트라후(528)가 형성되어 레일(500)이나 레일(500)을 형성하는 구조물에 연결되는 전선을 수납할 수 있게 하여, 전선이 손상되는 것을 방지하게 된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예로 도 7에 도시된 바와 같이, 차체(400)의 하부에 설치되는 대차(300)에는 주행륜(310')이 형성되는데, 상기 주행륜(310')을 고무 타이어로 형성함으로써, 별도의 레일(500)을 설치하지 않더라도 모노레일 카(C)가 안정적으로 주행할 수 있게 한다.
그리고, 나머지 구성들은 전술한 구성들과 동일한 구성이므로 별도의 설명은 생략하도록 한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리 범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.
본 발명은 편심 모노레일 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존에 사용되던 철도 레일을 활용함으로써, 별도로 레일을 설치하지 않아도 되므로 시공기간 및 설치 비용을 줄일 수 있는 편심 모노레일 시스템에 관한 것이다.
300 : 대차 302 : 대차 프레임
310, 310' : 주행륜
320 : 고정암 325 : 회동암
330 : 상부휠 335 : 제1구동모터
340 : 틸팅 실린더 345 : 탄성부재
350 : 브라켓 360 : 하부휠
365 : 제2구동모터 370 : 팬터그래프
380 : 전도 방지휠 400 : 대차
410 : 턴테이블 420 : 공기 스프링
450 : 수직댐퍼 460 : 회전댐퍼
500 : 레일 505 : 침목
510 : 내측 가이드 512 : 가이드 기초
520 : 외측옹벽 522 : 상부휠 받침대
524 : 안내홈 526 : 전차선
528 : 전선 트라후

Claims (14)

  1. 차체와 주행륜과 상부휠을 포함하여 이루어지는 대차로 구성되는 모노레일 카와,
    상기 주행륜이 주행하는 레일과,
    상기 상부휠이 주행하는 외측옹벽으로 구성되되,
    상기 대차는 대차 프레임과,
    상기 대차 프레임의 하부에 양측에 형성되는 고정암과 브라켓에 설치되는 주행륜과,
    상기 고정암에 연장 형성되는 회동암에 설치되는 상부휠과,
    차체를 지지하는 턴테이블과,
    상기 대차 프레임과 턴테이블 사이에 설치되는 공기 스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 편심 모노레일 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 대차의 브라켓에는 하부휠이 설치되는 것을 특징으로 하는 편심 모노레일 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고정암과 회동암은 힌지결합되는 것을 특징으로 하는 편심 모노레일 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 회동암과 대차의 대차 프레임에는 틸팅 실린더가 설치되는 것을 특징으로 하는 편심 모노레일 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 대차에는 전후로 형성된 상부휠의 사이에 전도 방지휠이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 편심 모노레일 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 외측옹벽은 내측 상면에 안내홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 편심 모노레일 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 안내홈에는 전차선이 설치되는 것을 특징으로 하는 편심 모노레일 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 외측옹벽의 상부에는 경사지게 형성된 상부휠 받침대가 형성되는 것을 특징으로 하는 편심 모노레일 시스템.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 레일의 우측에는 상기 하부휠이 지지되는 내측 가이드가 형성되는 것을 특징으로 하는 편심 모노레일 시스템.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 안내홈의 내측 하단에는 전선 트라후가 형성되는 것을 특징으로 하는 편심 모노레일 시스템.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 대차에는 상기 전차선에 대응되는 판토그래프가 구비되는 것을 특징으로 하는 편심 모노레일 시스템.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 상부휠과 하부휠은 제1구동모터 및 제2구동모터에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 편심 모노레일 시스템.
  14. 차체와 상기 차체를 지지하고, 상부휠 및 주행륜을 포함하는 대차로 이루어지는 모노레일 카와,
    상기 상부휠이 지지되는 외측옹벽과,
    주행륜이 주행하는 레일로 구성되되,
    상기 주행륜은 모노레일 카의 중심에서 편심되게 설치되고,
    상기 대차는 대차 프레임과,
    상기 대차 프레임의 하부에 양측에 형성되는 고정암과 브라켓에 설치되는 주행륜과,
    상기 고정암에 연장 형성되는 회동암에 설치되는 상부휠과,
    차체를 지지하는 턴테이블과,
    상기 대차 프레임과 턴테이블 사이에 설치되는 공기 스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 편심 모노레일 시스템.
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