KR101348147B1 - 철도레일의 폭방향 변위측정장치 및 이를 이용한 변위측정방법 - Google Patents

철도레일의 폭방향 변위측정장치 및 이를 이용한 변위측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 양측 레일(10)의 하부를 둘러 고정되는 한 쌍의 레일 고정부재(100); 한 쌍의 레일 고정부재(100) 사이에 설치되는 센서 케이싱(200); 한 쌍의 레일 고정부재(100)의 각도변화를 측정하도록, 센서 케이싱(200)에 설치되는 각도센서;를 포함하는 철도레일의 폭방향 변위측정장치를 제시함으로써, 콘크리트 재질의 침목 구조에 대하여도 적용이 가능하고, 레일의 변위를 직접적으로 측정하므로 데이터의 신뢰도가 높으며, 양측 레일의 높이 차이 발생 여부를 측정할 수 있도록 한다.

Description

철도레일의 폭방향 변위측정장치 및 이를 이용한 변위측정방법{MEASURING APPARATUS FOR RAIL AND MEASURING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 건설 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 철도레일의 변위측정에 관한 것이다.
철도는 일반적으로 자갈도상 위에 폭방향으로 다수의 침목(20)이 설치되고, 그 침목(20) 위에 한 쌍의 레일(10)이 설치되는 구성을 취한다(도 1).
지반의 침하 등의 이유로 레일(10)에 변위가 발생하는 경우, 탈선 기타 사고의 우려가 있으므로, 레일(10)의 변위를 지속적으로 측정하여야 한다.
종래에는 나무 재질의 침목(20)에 일정 간격을 두고 받침대(31)를 설치하고, 그 위에 진행방향을 따라 센서(30)를 설치하여 레일(10)의 변위를 측정하는 방식을 취하여 왔다.
그런데, 이러한 종래의 방식은 다음과 같은 문제가 있었다.
첫째, 과거에는 나무 재질의 침목(20)을 사용하였으므로, 받침대(31)를 앵커 등에 의해 침목(20)에 고정할 수 있었으나, 최근에는 콘크리트 재질의 침목이 주류를 이루므로, 센서의 설치 자체가 불가능하다는 점이다.
둘째, 레일(10) 자체의 변위를 직접적으로 측정하는 것이 아니고, 침목(20)의 변위를 측정하여 레일(10)의 변위를 간접적으로 추정하는 방식이므로, 측정된 데이터의 신뢰도가 낮다.
셋째, 레일의 진행방향 변위뿐만 아니라, 폭방향의 변위(양측 레일의 높이 차이 발생 여부) 또한 기차의 안정적인 운행을 위하여 반드시 측정해야 할 항목임에 불구하고, 종래기술에 의해서는 이를 측정할 수 없다는 점이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 콘크리트 재질의 침목 구조에 대하여도 적용이 가능하고, 레일의 변위를 직접적으로 측정하므로 데이터의 신뢰도가 높으며, 양측 레일의 높이 차이 발생 여부를 측정할 수 있도록 하는 철도레일의 폭방향 변위측정장치 및 이를 이용한 변위측정방법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 양측 레일(10)의 하부를 둘러 고정되는 한 쌍의 레일 고정부재(100); 한 쌍의 상기 레일 고정부재(100) 사이에 설치되는 센서 케이싱(200); 한 쌍의 상기 레일 고정부재(100)의 각도변화를 측정하도록, 상기 센서 케이싱(200)에 설치되는 각도센서;를 포함하는 철도레일의 폭방향 변위측정장치를 제시한다.
상기 레일 고정부재(100)는, 상기 레일(10)의 저면에 면접촉되어 지지되는 저면 지지부(110); 상기 저면 지지부(110)의 외측에서 상측으로 연장형성됨과 아울러, 상기 레일(10)의 하측 플랜지(11)의 외면을 덮어 지지되는 외측 지지부(120); 상기 저면 지지부(110)의 내측에서 상측으로 연장형성됨과 아울러, 상기 레일(10)의 하측 플랜지(11)의 내면과 간격을 갖도록 형성된 내측 지지부(130); 상기 레일(10)의 하측 플랜지(11)의 내면과 상기 내측 지지부(130) 사이의 간격을 유지하도록 설치된 내측 간격부재(131);를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 레일 고정부재(100)는, 상기 내측 지지부(130)의 상측에서 외측으로 연장형성됨과 아울러, 상기 레일(10)의 하측 플랜지(11)의 상면과 간격을 갖도록 형성된 상측 지지부(140); 상기 레일(10)의 하측 플랜지(11)의 상면과 상기 상측 지지부(140) 사이의 간격을 유지하도록 설치된 상측 간격부재(141);를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 레일 고정부재(100)와 상기 센서 케이싱(200) 사이에 설치된 중간부재(300);를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 중간부재(300)는, 상기 레일 고정부재(100)와 결합하는 고정부재 결합부(310); 상기 고정부재 결합부(310)에서 내측으로 연장형성되어, 상기 센서 케이싱(200)과 결합하는 케이싱 결합부(320);를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 고정부재 결합부(310)는 레일 결합부재(311)에 의해 상기 내측 지지부(130)에 면접촉하도록 결합하는 것이 바람직하다.
상기 레일 결합부재(311)는 복수가 설치되고, 상기 복수의 레일 결합부재(311) 중 일부는 상기 내측 간격부재(131)를 겸하는 것이 바람직하다.
상기 센서 케이싱(200)은, 상기 각도센서가 내부에 설치된 본체(210); 상기 본체(210)의 양측에서 외측으로 연장형성되어, 센서 결합부재(221)에 의해 상기 케이싱 결합부(320)에 결합하는 센서 결합부(220);를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 본체(210)는 원통형 구조인 것이 바람직하다.
상기 케이싱 결합부(320) 및 센서 결합부(220)에는 결합공이 형성되고, 상기 센서 결합부재(221)는 상기 결합공에 공통으로 결합하며, 상기 케이싱 결합부(320)와 상기 센서 결합부(220)의 사이에는 진동 저감부재(400)가 설치된 것이 바람직하다.
상기 상측 지지부(140)에는 결합공이 형성되고, 상기 상측 간격부재(141)는 상기 결합공에 결합함과 아울러, 하단이 상기 레일(10)의 하측 플랜지(11)의 상면에 면접촉하도록 설치되며, 상기 상측 간격부재(141)와 상기 레일(10)의 하측 플랜지(11)의 사이에는 진동 저감부재(400)가 설치된 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 철도레일의 폭방향 변위측정장치를 이용한 철도레일의 폭방향 변위측정방법으로서, 양측 레일(10) 하부의 자갈을 제거하고, 상기 한 쌍의 레일 고정부재(100)를 각각 설치하는 단계; 상기 센서 케이싱(200)의 양단을 상기 한 쌍의 레일 고정부재(100)에 각각 설치하는 단계; 상기 각도센서에 의해 상기 한 쌍의 레일 고정부재(100)의 각도변화를 측정함으로써, 상기 양측 레일(10)의 폭방향 변위를 측정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도레일의 폭방향 변위측정방법을 함께 제시한다.
본 발명은 콘크리트 재질의 침목 구조에 대하여도 적용이 가능하고, 레일의 변위를 직접적으로 측정하므로 데이터의 신뢰도가 높으며, 양측 레일의 높이 차이 발생 여부를 측정할 수 있도록 하는 철도레일의 폭방향 변위측정장치 및 이를 이용한 변위측정방법을 제시한다.
도 1은 종래의 철도레일의 변위측정장치의 사시도.
도 1 이하는 본 발명의 일 실시예를 도시한 것으로서,
도 2는 변위측정장치의 정면도.
도 3은 변위측정장치의 측면도.
도 4는 레일 고정부재의 사시도.
도 5는 센서 케이싱의 사시도.
도 6은 중간부재의 사시도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
도 2 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 철도레일의 폭방향 변위측정장치는 기본적으로, 양측 레일(10)의 하부를 둘러 고정되는 한 쌍의 레일 고정부재(100); 한 쌍의 레일 고정부재(100) 사이에 설치되는 센서 케이싱(200); 한 쌍의 레일 고정부재(100)의 각도변화를 측정하도록, 센서 케이싱(200)에 설치되는 각도센서;를 포함하여 구성된다.
즉, 한 쌍의 레일 고정부재(100)를 양측 레일(10)의 하부를 둘러 고정하고, 그 한 쌍의 레일 고정부재(100) 사이에 센서 케이싱(200)을 설치한 후, 그 센서 케이싱(200)에 설치된 각도센서에 의해 양측 레일(10)의 각도변화(높이 변화)를 측정하도록 한 것이다.
이는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 침목과 관계없이 레일에 직접 설치하는 방식이므로, 콘크리트 재질의 침목 구조라 하더라도, 측정장치의 설치가 아무런 문제가 없다.
둘째, 종래기술과 달리 레일(10) 자체의 변위를 직접적으로 측정하는 방식이므로, 측정된 데이터의 신뢰도가 높다.
셋째, 종래기술에 의해서는 측정할 수 없었던 레일의 폭방향의 변위(양측 레일의 높이 차이 발생 여부)를 측정하므로, 기차의 안정적인 운행에 크게 기여할 수 있다.
레일 고정부재(100)는, 양측 레일(10)의 하부를 둘러 고정되는 구조이면 어느 것이나 관계없으나, 레일(10)의 저면에 면접촉되어 지지되는 저면 지지부(110); 저면 지지부(110)의 외측에서 상측으로 연장형성됨과 아울러, 레일(10)의 하측 플랜지(11)의 외면을 덮어 지지되는 외측 지지부(120); 저면 지지부(110)의 내측에서 상측으로 연장형성됨과 아울러, 레일(10)의 하측 플랜지(11)의 내면과 간격을 갖도록 형성된 내측 지지부(130); 레일(10)의 하측 플랜지(11)의 내면과 내측 지지부(130) 사이의 간격을 유지하도록 설치된 내측 간격부재(131);를 포함하는 구성을 취하는 경우, 레일(10)의 하부를 둘러싸는 안정적인 지지구조를 이룰 수 있다는 점, 내측 지지부(130)와 레일(10)의 하측 플랜지(11) 사이의 간격이 별도의 내측 간격부재(131)에 의해 조절되므로 다양한 규격의 레일에 적용할 수 있다는 점 등의 효과가 추가된다(도 4).
레일 고정부재(100)가 추가로, 내측 지지부(130)의 상측에서 외측으로 연장형성됨과 아울러, 레일(10)의 하측 플랜지(11)의 상면과 간격을 갖도록 형성된 상측 지지부(140); 레일(10)의 하측 플랜지(11)의 상면과 상측 지지부(140) 사이의 간격을 유지하도록 설치된 상측 간격부재(141);를 더 포함하는 구성을 취하는 경우, 레일(10)의 하측 플랜지(11)를 더욱 안정적으로 둘러싸는 구조가 되므로, 구조적 안정성 측면에서 바람직하다.
레일 고정부재(100)와 센서 케이싱(200)을 직접적으로 결합할 수도 있으나, 레일 고정부재(100)와 센서 케이싱(200) 사이에 별도의 중간부재(300)를 설치하는 경우, 센서 케이싱(200)의 결합작업을 더욱 쉽고 안정적으로 할 수 있다는 장점이 추가된다.
중간부재(300)는, 레일 고정부재(100)와 결합하는 고정부재 결합부(310); 고정부재 결합부(310)에서 내측으로 연장형성되어, 센서 케이싱(200)과 결합하는 케이싱 결합부(320);를 포함하는 구성을 취하는 경우, 시공성 및 구조적 안정성 측면에서 바람직하다(도 6).
구체적으로, 고정부재 결합부(310)는 볼트-너트 구조 등에 의한 레일 결합부재(311)에 의해 내측 지지부(130)에 면접촉하도록 결합하는 것이 구조적 안정성을 위하여 바람직하다.
레일 결합부재(311)는 양측 부재의 안정적인 결합을 위해 복수가 설치되는 것이 바람직한데, 이 경우 복수의 레일 결합부재(311) 중 일부는 내측 간격부재(131)를 겸하도록 하는 것이 구조적 일체성 측면에서 바람직하다(도 2).
센서 케이싱(200)은, 각도센서가 내부에 설치된 본체(210); 본체(210)의 양측에서 외측으로 연장형성되어, 센서 결합부재(221)에 의해 케이싱 결합부(320)에 결합하는 센서 결합부(220);를 포함하는 구성을 취하는 것이 안정적인 측정을 위하여 바람직하다(도 5).
기차의 운행 중 자갈이 튀어 센서 케이싱(200)에 부딪힘으로써 안정적인 측정을 방해할 수 있는데, 센서 케이싱(200)의 본체(210)가 원통형 구조를 취하는 경우, 위와 같은 문제를 최소화할 수 있다.
케이싱 결합부(320)와 센서 결합부(220)의 결합을 위하여, 이들 각각에는 결합공이 형성되고, 볼트-너트 구조 등에 의한 센서 결합부재(221)를 결합공에 공통으로 결합한 구조를 취할 수 있는데, 이때 케이싱 결합부(320)와 센서 결합부(220)의 사이에 스프링, 고무 패드 등의 진동 저감부재(400)를 설치하는 경우, 기차의 운행에 의해 발생하는 진동이 각도센서에 전달되는 것을 최소화함으로써, 더욱 안정적인 변위측정을 가능하게 한다.
여기서, 스프링, 고무 패드 등의 진동 저감부재(400)는 볼트-너트 구조 등에 의한 센서 결합부재(221)를 둘러싸도록 설치하는 것이 구조적 안정성을 위하여 바람직하다(도 2).
상측 지지부(140)와 하측 플랜지(11)의 결합의 경우에도, 위와 같은 구조를 적용하는 것이 바람직하다(도 2).
즉, 상측 지지부(140)에는 결합공이 형성되고, 볼트-너트 구조 등에 의한 상측 간격부재(141)를 위 결합공에 결합함과 아울러, 하단이 레일(10)의 하측 플랜지(11)의 상면에 면접촉하도록 설치하고, 상측 간격부재(141)와 레일(10)의 하측 플랜지(11)의 사이에는 위와 같은 구조로 진동 저감부재(400)를 설치하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 의한 철도레일의 폭방향 변위측정장치를 이용한 철도레일의 폭방향 변위측정방법에 관하여 설명한다.
양측 레일(10) 하부의 자갈을 제거하고, 한 쌍의 레일 고정부재(100)를 각각 양측 레일(10)의 하부를 둘러 설치한 후, 자갈을 원상태로 복귀시킨다.
센서 케이싱(200)의 양단을 한 쌍의 레일 고정부재(100)에 각각 설치하는데, 중간부재(300)가 있는 경우에는, 이를 사이에 두고 설치한다.
센서 케이싱(200)에 설치된 각도센서에 의해 한 쌍의 레일 고정부재(100)의 각도변화를 측정함으로써, 양측 레일(10)의 폭방향 변위를 측정한다.
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.
10 : 레일 100 : 레일 고정부재
110 : 저면 지지부 120 : 외측 지지부
130 : 내측 지지부 131 : 내측 간격부재
140 : 상측 지지부 141 : 상측 간격부재
200 : 센서 케이싱 210 : 본체
220 : 센서 결합부 221 : 센서 결합부재
300 : 중간부재 310 : 고정부재 결합부
311 : 레일 결합부재 320 : 케이싱 결합부
400 : 진동 저감부재

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 양측 레일(10)의 하부를 둘러 고정되는 한 쌍의 레일 고정부재(100);
    한 쌍의 상기 레일 고정부재(100) 사이에 설치되는 센서 케이싱(200);
    한 쌍의 상기 레일 고정부재(100)의 각도변화를 측정하도록, 상기 센서 케이싱(200)에 설치되는 각도센서;를 포함하고,
    상기 레일 고정부재(100)는,
    상기 레일(10)의 저면에 면접촉되어 지지되는 저면 지지부(110);
    상기 저면 지지부(110)의 외측에서 상측으로 연장형성됨과 아울러, 상기 레일(10)의 하측 플랜지(11)의 외면을 덮어 지지되는 외측 지지부(120);
    상기 저면 지지부(110)의 내측에서 상측으로 연장형성됨과 아울러, 상기 레일(10)의 하측 플랜지(11)의 내면과 간격을 갖도록 형성된 내측 지지부(130);
    상기 레일(10)의 하측 플랜지(11)의 내면과 상기 내측 지지부(130) 사이의 간격을 유지하도록 설치된 내측 간격부재(131);를
    포함하는 것을 특징으로 하는 철도레일의 폭방향 변위측정장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 레일 고정부재(100)는,
    상기 내측 지지부(130)의 상측에서 외측으로 연장형성됨과 아울러, 상기 레일(10)의 하측 플랜지(11)의 상면과 간격을 갖도록 형성된 상측 지지부(140);
    상기 레일(10)의 하측 플랜지(11)의 상면과 상기 상측 지지부(140) 사이의 간격을 유지하도록 설치된 상측 간격부재(141);를
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 철도레일의 폭방향 변위측정장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 레일 고정부재(100)와 상기 센서 케이싱(200) 사이에 설치된 중간부재(300);를
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 철도레일의 폭방향 변위측정장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 중간부재(300)는,
    상기 레일 고정부재(100)와 결합하는 고정부재 결합부(310);
    상기 고정부재 결합부(310)에서 내측으로 연장형성되어, 상기 센서 케이싱(200)과 결합하는 케이싱 결합부(320);를
    포함하는 것을 특징으로 하는 철도레일의 폭방향 변위측정장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 고정부재 결합부(310)는 레일 결합부재(311)에 의해 상기 내측 지지부(130)에 면접촉하도록 결합하는 것을 특징으로 하는 철도레일의 폭방향 변위측정장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 레일 결합부재(311)는 복수가 설치되고,
    상기 복수의 레일 결합부재(311) 중 일부는 상기 내측 간격부재(131)를 겸하는 것을 특징으로 하는 철도레일의 폭방향 변위측정장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 센서 케이싱(200)은,
    상기 각도센서가 내부에 설치된 본체(210);
    상기 본체(210)의 양측에서 외측으로 연장형성되어, 센서 결합부재(221)에 의해 상기 케이싱 결합부(320)에 결합하는 센서 결합부(220);를
    포함하는 것을 특징으로 하는 철도레일의 폭방향 변위측정장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 본체(210)는 원통형 구조인 것을 특징으로 하는 철도레일의 폭방향 변위측정장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 케이싱 결합부(320) 및 센서 결합부(220)에는 결합공이 형성되고,
    상기 센서 결합부재(221)는 상기 결합공에 공통으로 결합하며,
    상기 케이싱 결합부(320)와 상기 센서 결합부(220)의 사이에는 진동 저감부재(400)가 설치된 것을 특징으로 하는 철도레일의 폭방향 변위측정장치.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 상측 지지부(140)에는 결합공이 형성되고,
    상기 상측 간격부재(141)는 상기 결합공에 결합함과 아울러, 하단이 상기 레일(10)의 하측 플랜지(11)의 상면에 면접촉하도록 설치되며,
    상기 상측 간격부재(141)와 상기 레일(10)의 하측 플랜지(11)의 사이에는 진동 저감부재(400)가 설치된 것을 특징으로 하는 철도레일의 폭방향 변위측정장치.
  12. 제2항 내지 제11항 중 어느 한 항의 철도레일의 폭방향 변위측정장치를 이용한 철도레일의 폭방향 변위측정방법으로서,
    양측 레일(10) 하부의 자갈을 제거하고, 상기 한 쌍의 레일 고정부재(100)를 각각 설치하는 단계;
    상기 센서 케이싱(200)의 양단을 상기 한 쌍의 레일 고정부재(100)에 각각 설치하는 단계;
    상기 각도센서에 의해 상기 한 쌍의 레일 고정부재(100)의 각도변화를 측정함으로써, 상기 양측 레일(10)의 폭방향 변위를 측정하는 단계;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 철도레일의 폭방향 변위측정방법.
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