KR101352045B1 - 대륙철도차량용 대차의 주행안정화 시스템 - Google Patents

대륙철도차량용 대차의 주행안정화 시스템 Download PDF

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문형석
서승일
나희승
박정준
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한국철도기술연구원
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Abstract

본 발명은 대륙철도차량용 대차의 주행안정화 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대륙철도차량의 차축에 구비되는 디스크의 상부에 선택적으로 접촉되는 마찰패드를 연결 설치함으로써 대차에 과도하중이 부가되는 경우 또는 이상진동이 감지되는 경우 디스크와 마찰패드의 사이에 발생되는 마찰력에 의해 철도차량의 주행안정성을 확보할 수 있도록 하는 대륙철도차량용 대차의 주행안정화 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 대륙철도차량용 대차의 주행안정화 시스템에 있어서, 차체 또는 대차에 설치되어 철도차량의 주행 특성을 측정하는 센서부와, 상기 센서부로부터 발생된 신호를 수신하는 신호수신부와, 차체의 하단부에 연결 설치되어 상기 신호수신부에서 수신된 신호에 따라 차축에 구비되는 디스크의 상부에 선택적으로 접촉되는 구동부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

대륙철도차량용 대차의 주행안정화 시스템{Driving stabilization device for bogie of the transcontinental railway vecles}
본 발명은 대륙철도차량용 대차의 주행안정화 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대륙철도차량의 차축에 구비되는 디스크의 상부에 선택적으로 접촉되는 마찰패드를 연결 설치함으로써 대차에 과도하중이 부가되는 경우 또는 이상진동이 감지되는 경우 디스크와 마찰패드의 사이에 발생되는 마찰력에 의해 철도차량의 주행안정성을 확보할 수 있도록 하는 대륙철도차량용 대차의 주행안정화 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 철도차량에 적용되는 대차의 경우, 차체의 중량을 지지함과 동시에, 각 차륜에 차체의 중량이 고르게 분포되도록 하고, 상기 차체에 대하여 자유롭게 방향을 전환하여 철도차량의 주행을 원활하게 하는 장치로서, 상기 철도차량용 대차는 차륜과 차축으로 이루어진 윤축과; 상기 차축 양 단부의 저어널부를 지지함과 동시에 회전 가능하도록 베어링이 내장된 액슬박스와; 상기 액슬박스의 상단에 안착 고정되는 사이드 프레임과; 상기 사이드 프레임과 액슬박스 사이에 설치되어 차륜으로부터 전달된 진동을 감쇠하는 현수장치를 포함하여 이루어진다.
이와 같이 구성된 대차에는 직선주행에 따른 사행동을 억제하고 곡선추종성능을 향상시킴으로써 전체적인 주행안정성을 향상시키기 위한 주행안정장치가 설치되어 사용되고 있다.
특히, 대륙을 가로질러 횡단하는 대륙철도의 경우 초장거리를 주행하는 것이 일반적이므로, 탑승객들의 편의성을 향상시키고 안전사고의 발생을 예방할 수 있도록 하기 위하여 상기와 같은 주행안정장치의 설치가 무엇보다 중요하다 할 것이다.
하지만, 기존의 주행안정장치는 철도차량의 주행조건과는 관계없이 상시적으로 작동되도록 구성되어 있어 주행성능을 저하시킬 우려가 있다.
또한, 기존의 주행안정장치는 주로 현수장치에 연결 설치되어 그 구성이 복잡해지고, 현수장치의 성능을 향상시키도록 구성된 것으로, 차륜에 직접적으로 작용할 수 있도록 구성된 주행안정장치는 존재하고 있지 않은 실정이다.
한편, 대한민국 등록특허공보 제10-0659708호에는 엠알유체를 이용한 대차 주행안정장치 및 주행안전방법이 게재되어 있는데, 그 주요 기술적 구성은 도 1에 나타낸 바와 같이, 윤축과 대차 프레임(16) 사이에 설치되며, 전원 공급에 의해 댐핑력이 생성되어 직선 주행시 사행동을 억제하는 가변유체댐퍼(10)와; 상기 철도차량의 직선 또는 곡선주행에 따라 가변유체댐퍼(10)가 온(ON)/오프(OFF)되도록 제어하는 댐퍼제어장치 및 상기 대차 프레임(16)의 상단에 설치되어 철도차량의 직선 또는 곡선의 주행상태를 감지하여 직선주행시 가변유체댐퍼(10)가 작동되도록 댐퍼제어장치에 신호를 전송하는 감지센서(20);로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 구성은 철도차량의 직선궤도 주행시 가변유체댐퍼의 댐핑력 즉, 충진된 비전도성 용매 속의 자성 입자들이 전원 공급에 따라 형성된 자기장에 의해 평행하게 배열되면서 갖는 댐핑력을 통해 직선 주행에 따른 사행동을 억제하여 직선궤도상에서의 고속 주행에 대한 안정성이 향상되도록 한 것에 특징이 있으나, 구성이 복잡하여 설치비용이 많이 들고, 유지 보수 또한 어려운 단점이 있다.
또한, 상기 종래기술은 철도차량의 주행 중 발생되는 사행동을 억제하기 위한 것이므로, 철도차량이 직선궤도를 주행하는 경우에만 작용하게 되고, 철도차량이 곡선궤도를 주행하는 경우에는 작용되지 않으므로, 곡선 구간 주행시 철도차량의 주행안정성을 향상시키기 위해서는 별도의 추가적인 장치를 설치하여야 하는 등의 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 대륙철도차량의 차축에 구비되는 디스크의 상부에 선택적으로 접촉되는 마찰패드를 연결 설치함으로써 대차에 과도하중이 부가되는 경우 또는 이상진동이 감지되는 경우 디스크와 마찰패드의 사이에 발생되는 마찰력에 의해 철도차량의 주행안정성을 확보할 수 있도록 하는 대륙철도차량용 대차의 주행안정화장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
대륙철도차량용 대차의 주행안정화 시스템에 있어서, 차체 또는 대차에 설치되어 철도차량의 주행 특성을 측정하는 센서부와, 상기 센서부로부터 발생된 신호를 수신하는 신호수신부와, 차체의 하단부에 연결 설치되어 상기 신호수신부에서 수신된 신호에 따라 차축에 구비되는 디스크의 상부에 선택적으로 접촉되는 구동부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 센서부는 차체와 대차 사이의 거리를 측정하는 거리측정센서인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센서부는 차체 또는 대차에 가해지는 압력을 측정할 수 있도록 하는 다수의 압전센서인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 센서부는 차체 또는 대차에서 발생되는 진동을 측정하는 다수의 진동센서인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구동부에는 신호수신부로부터 전달되는 신호에 따라 구동부의 구동 여부를 제어하는 제어부가 연결 설치된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 구동부는 차체의 하단부에 연결 설치되는 실린더와, 상기 실린더에 연결 설치되어 디스크에 선택적으로 접촉되는 마찰패드로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 대륙철도차량의 차축에 구비되는 디스크의 상부에 선택적으로 접촉되는 마찰패드를 연결 설치함으로써 대차에 과도하중이 부가되는 경우 또는 이상진동이 감지되는 경우 디스크와 마찰패드의 사이에 발생되는 마찰력에 의해 철도차량의 주행안정성을 확보할 수 있도록 하는 뛰어난 효과를 갖는다.
도 1은 종래의 엠알유체를 이용한 대차 주행안정장치를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 철도차량의 차축에 설치되는 디스크 및 디스크에 연결 설치된 제동장치를 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 대륙철도차량용 대차의 주행안정화 시스템을 개념적으로 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 대륙철도차량용 대차의 주행안정화 시스템이 설치된 모습을 개략적으로 나타낸 도면.
도 5는 도 3에 나타낸 본 발명 중 센서부의 설치 모습을 개략적으로 나타낸 도면.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 대륙철도차량용 대차의 주행안정화 장치의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 대륙철도차량용 대차의 주행안정화 시스템을 개념적으로 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 대륙철도차량용 대차의 주행안정화 시스템이 설치된 모습을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 5는 도 3에 나타낸 본 발명 중 센서부의 설치 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명은 대륙철도차량의 차축(11)에 구비되는 디스크(12)의 상부에 선택적으로 접촉되는 마찰패드(134)를 연결 설치함으로써 대차(18)에 과도하중이 부가되는 경우 또는 이상진동이 감지되는 경우 디스크(12)와 마찰패드(134)의 사이에 발생되는 마찰력에 의해 철도차량의 주행안정성을 확보할 수 있도록 하는 대륙철도차량용 대차의 주행안정화 시스템(100)에 관한 것으로, 일반적으로 대륙철도차량의 차축(11)에는 도 2에 나타낸 바와 같이, 제동을 위한 디스크(12)가 설치된다.
즉, 철도차량의 차륜(10a)과 차륜(10b) 사이에 설치되는 차축(11)에는 디스크(12)가 일정간격을 유지하도록 결합되어 설치되고, 상기 디스크(12)에는 디스크(12)의 양측면을 잡아주는 패드(13a,13b)와 상기 패드(13a,13b)에 제동력을 가하는 제동실린더(14)가 연결 설치된다.
이와 같은 구성에 의해 공기통(15)에 저장된 압축공기가 배관을 따라 상기 제동실린더(14)로 공급되어 패드(13a,13b)를 동작시키게 되고, 상기 패드(13a,13b)가 디스크(12)의 양측면을 잡아줌으로써 차륜(10a,10b)을 제동시켜 디스크(12)를 잡아주어 차륜(10a,10b)을 제동시키는 것이다.
이와 같이, 상기 디스크(12)는 차륜(10a,10b)의 제동에 사용되는데, 디스크(12)에 연결 설치되는 제동구조는 철도차량의 제동시에만 작용하는 것이므로 운전자의 직접적인 구동을 통해서만 제동이 이루어지는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같이 구성된 디스크(12)에 선택적으로 접촉되는 마찰패드(134)를 연결 설치함으로써 차체(17) 또는 대차(18)에 과도하중이 부가되거나 이상진동이 감지되는 경우 자동으로 제동력이 발생되도록 하여 주행안정성을 향상시킬 수 있도록 하기 위한 것으로, 그 구성은 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 크게 센서부(110)와 신호수신부(120) 및 구동부(130)를 포함하여 이루어진다.
보다 상세히 설명하면, 상기 센서부(110)는 대륙철도차량의 차체(17) 또는 대차(18)에 설치되어 철도차량의 주행특성을 측정함으로써 주행 중 발생되는 과도하중이나 이상진동 등의 이상징후를 감지하는 역할을 하는 것으로, 거리측정센서(112), 압전센서(114), 진동센서(116) 등이 사용될 수 있다.
즉, 상기 거리측정센서(112)는 도 5에 나타낸 바와 같이, 차체(17)의 하단부 또는 대차(18)의 상단부에 설치되어 차체(17)와 대차(18) 사이의 거리(A↔B) 즉, 차체(17)의 하단부와 대차(18)의 상단부 사이의 거리(A↔B)를 측정하는 역할을 하는 것으로, 레이저 또는 초음파를 이용한 거리측정센서(112)가 사용될 수 있다.
대륙철도차량의 고속 주행 중 직선궤도에서 사행동이 발생하거나 곡선궤도에서의 주행 중 외부로부터의 충격을 받는 등의 이유로 하여 차체(17) 또는 대차(18)에 작용하는 하중에 급격한 변화가 생기는 경우에는 차체(17)와 대차(18) 사이의 거리가 달라지게 되는데, 상기 거리측정센서(112)는 차체(17)와 대차(18) 사이의 거리(A↔B)를 실시간으로 측정하여 측정된 거리에 급격한 변화가 생기는 경우 주행에 이상이 발생된 것으로 판단할 수 있게 되는 것이다.
다음, 상기 압전센서(114)는 대차(18) 또는 차체(17)에 부착되어 대륙철도차량의 주행 중 대차(18) 또는 차체(17)에 가해지는 압력을 측정하는 역할을 하는 것이고, 상기 진동센서(116)는 대차(18) 또는 차체(17)에 부착되어 대륙철도차량의 주행 중 대차(18) 또는 차체(17)에서 발생되는 진동을 측정하는 역할을 하는 것이다.
즉, 상기 압전센서(114)와 진동센서(116)는 대차(18) 또는 차체(17)에 부착되어 대륙철도차량의 주행 중 대차(18) 또는 차체(17)에 가해지는 압력 및 진동을 측정함으로써 주행 중의 이상발생 여부를 감지할 수 있도록 하는 것이다.
다음, 상기 신호수신부(120)는 센서부(110)를 통해 측정되는 신호들을 수신하는 역할을 하는 것으로, 철도차량의 운전자가 확인할 수 있도록 운전석에 설치될 수 있다.
즉, 상기 센서부(110)를 통해 측정되는 신호들은 유선 또는 무선을 통해 신호수신부(120)로 전송되어 신호수신부(120)에 구비되는 모니터링 수단(미도시)에 의해 실시간으로 표시되므로 운전자들은 대륙철도차량의 주행 중 발생되는 이상신호를 실시간으로 확인할 수 있게 된다.
다음, 상기 구동부(130)는 차체(17)의 하단부에 연결 설치되어 상기 신호수신부(120)에서 수신된 신호에 따라 차축(11)에 구비되는 디스크(12)의 상부에 선택적으로 접촉됨으로써 대륙철도차량의 주행 중 이상신호가 발생되는 경우 주행을 안정화시킬 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로, 그 구성은 실린더(132)와 마찰패드(134)를 포함하여 이루어진다.
보다 상세히 설명하면, 상기 실린더(132)는 일측 단부가 차체(17)의 하단부에 연결 설치되고, 타측 단부에는 마찰패드(134)가 결합되는 것으로, 신호수신부(120)로부터 발생되는 신호에 의해 상,하로 구동된다.
다음, 상기 마찰패드(134)는 실린더(132)의 타측 단부에 설치되는 것으로, 실린더(132)가 하향으로 구동되는 경우 차축(11)에 구비되는 디스크(12)의 상부에 접촉된다.
즉, 대륙철도차량의 주행 중 센서부(110)에 의해 측정되는 이상신호가 신호수신부(120)에 의해 수신되면, 실린더(132)가 작동하기 시작하여 하향으로 구동되고, 실린더(132)의 타측 단부, 즉 하단부에 설치된 마찰패드(134)가 차축(11)에 구비되는 디스크(12)의 상부와 접촉되어 마찰력에 의해 제동이 이루어짐으로써 주행이 안정화되는 것이다.
이때, 상기 구동부(130)와 신호수신부(120)의 사이에는 제어부(140)가 연결 설치될 수도 있는데, 상기 제어부(140)는 신호수신부(120)로부터 발생되는 신호를 분석하여 구동부(130)의 구동을 제어하는 역할을 하게 된다.
보다 상세히 설명하면, 상기 제어부(140)는 대륙철도차량의 주행 중 센서부(110)에 의해 측정되어 신호수신부(120)를 통해 수신되는 신호들을 분석하여 구동부(130)의 작동 여부를 제어하는 역할을 하는 것으로, 신호수신부(120)를 통해 수신된 신호가 일정 기준을 초과하는 신호일 경우에는 철도차량의 주행 중 이상이 발생된 것으로 판별하여 구동부(130)가 구동될 수 있도록 제어신호를 발생시켜 실린더(132)가 하향 구동하여 마찰패드(134)가 디스크(12)에 접촉될 수 있도록 함으로써 철도차량의 주행을 안정화시키고, 신호수신부(120)를 통해 수신된 신호가 안정상태로 돌아가면 철도차량의 주행이 정상화된 것으로 판별하여 다시 제어신호를 발생시킴으로써 실린더(132)를 상향 구동시켜 마찰패드(134)가 디스크(12)로부터 이격되도록 하는 것이다.
즉, 본 발명에 따른 대륙철도차량용 대차의 주행안정화 시스템(100)은 제동장치의 작동여부와는 무관하게 작동하는 것으로, 운전자의 인식여부에 상관없이 센서부(110)에 의해 측정되는 신호에 의해 자동으로 작동되어 대륙철도차량의 주행을 안정화시킬 수 있도록 구성된 것에 특징이 있는 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 대륙철도차량용 대차의 주행안정화 시스템(100)에 의하면, 대륙철도차량의 차축(11)에 구비되는 디스크(12)의 상부에 선택적으로 접촉되는 마찰패드(134)를 연결 설치함으로써 대차(18)에 과도하중이 부가되는 경우 또는 이상진동이 감지되는 경우 디스크(12)와 마찰패드(134)의 사이에 발생되는 마찰력에 의해 철도차량의 주행안정성을 확보할 수 있도록 하는 등의 다양한 장점을 갖는 것이다.
전술한 실시예들은 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.
본 발명은 대륙철도차량용 대차의 주행안정화 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대륙철도차량의 차축에 구비되는 디스크의 상부에 선택적으로 접촉되는 마찰패드를 연결 설치함으로써 대차에 과도하중이 부가되는 경우 또는 이상진동이 감지되는 경우 디스크와 마찰패드의 사이에 발생되는 마찰력에 의해 철도차량의 주행안정성을 확보할 수 있도록 하는 대륙철도차량용 대차의 주행안정화 시스템에 관한 것이다.
100 : 주행 안정화 시스템 110 : 센서부
112 : 거리측정센서 114 : 압전센서
116 : 진동센서 120 : 신호수신부
130 : 구동부 132 : 실린더
134 : 마찰패드 140 : 제어부

Claims (6)

  1. 대륙철도차량용 대차의 주행안정화 시스템에 있어서,
    차체 또는 대차에 설치되어 철도차량의 주행 특성을 측정하는 센서부와,
    상기 센서부로부터 발생된 신호를 수신하는 신호수신부와,
    차체의 하단부에 연결 설치되어 상기 신호수신부에서 수신된 신호에 따라 차축에 구비되는 디스크의 상부에 선택적으로 접촉되는 구동부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 대륙철도차량용 대차의 주행안정화 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 센서부는 차체와 대차 사이의 거리를 측정하는 거리측정센서인 것을 특징으로 하는 대륙철도차량용 대차의 주행안정화 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 센서부는 차체 또는 대차에 가해지는 압력을 측정할 수 있도록 하는 다수의 압전센서인 것을 특징으로 하는 대륙철도차량용 대차의 주행안정화 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 센서부는 차체 또는 대차에서 발생되는 진동을 측정하는 다수의 진동센서인 것을 특징으로 하는 대륙철도차량용 대차의 주행안정화 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 구동부에는 신호수신부로부터 전달되는 신호에 따라 구동부의 구동 여부를 제어하는 제어부가 연결 설치된 것을 특징으로 하는 대륙철도차량용 대차의 주행안정화 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 구동부는 차체의 하단부에 연결 설치되는 실린더와, 상기 실린더에 연결 설치되어 디스크에 선택적으로 접촉되는 마찰패드로 구성된 것을 특징으로 하는 대륙철도차량용 대차의 주행안정화 시스템.
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