KR101374526B1 - 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치 및 그 시공 방법 - Google Patents

Abstract

직결 궤도와 밸러스트 궤도 사이의 궤도 접속부에서 궤도 침하 발생시, 하우징의 상하 기계적 물림작용 및 에어백의 팽창력에 의하여 밸러스트 침하 시 자동으로 보정할 수 있고, 침목의 좌우에 침목 자동 침하보정 장치가 각각 배치되어 각각 독립적으로 거동하여 침하를 보정함으로써 침목의 좌우에서 발생하는 부등침하에 용이하게 대응할 수 있는, 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치 및 그 시공 방법이 제공된다.

Description

궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치 및 그 시공 방법 {AUTOMATIC SUBSIDENCE CORRECTING APPARATUS FOR LOOSE SLEEPER BETWEEN DIFFERENT TRACK STRUCTURES, AND CONSTRUCTING METHOD THEREOF}

본 발명은 철도용 침목에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 열차 주행시 직결 궤도(Direct fastened track)와 밸러스트 궤도(Ballast track) 사이의 궤도 접속부에서 발생하는 궤도 침하(Track Subsidence)를 보정하기 위한 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치 및 그 시공 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 궤도는 노반 위에 도상을 마련하고, 그 도상 위에 침목 및 레일을 배치한 것이 널리 알려져 있다. 여기서, 도상은 레일 및 침목으로부터 전달되는 열차 하중을 넓게 분산시켜 노반에 전달하고, 침목을 소정 위치에 고정시키는 역할을 하는 궤도 재료로서, 쇄석이나 콘크리트가 사용된다.

이러한 궤도의 구조는, 노반 위에 형성한 도상에 침목을 배열하고, 그 위에 한 쌍의 레일을 일정 간격으로 평행하게 부착하는 것이 일반적이다. 이러한 궤도를 구성하는 도상으로는 밸러스트, 슬라브 등이 있으며, 노선의 다양한 조건을 고려하여 선정되고 있다. 특히, 자갈, 쇄석 등의 밸러스트를 이용한 밸러스트 도상 궤도가 널리 알려져 있다. 이러한 밸러스트를 이용한 도상은 그 성질상 무거운 차량의 주행을 합리적으로 지지하면서 경제적으로도 우수하기 때문에, 오랜 세월동안 채용되어 오고 있다.

또한, 자갈, 쇄석 등의 밸러스트는 침목을 확실히 유지하고, 열차로부터 레일 및 침목을 거쳐 전해지는 하중을 노반에 균등하게 분산시키며, 궤도에 탄성을 갖게 하며, 댐핑 등의 보수 작업을 용이하게 실시할 수 있어야 하고, 궤도의 배수를 좋게 하여 분니나 잡초의 발생을 방지하는 등의 기능을 갖고 있다.

도 1a 내지 도 1c는 각각 궤도접속부에서 뜬 침목이 발생하는 메커니즘을 나타내는 도면들이다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 직결궤도는, 노반(11) 상에 쇄석 노반(12)이 형성되고, 상기 쇄석 노반(12) 상에 슬래브(13)가 형성되며, 그 상부에 레일(16)이 배치되는 구조로서 침목이 없는 구조이다. 또한, 상기 밸러스트 궤도는 노반(11) 상에 밸러스트(14)가 형성되고, 상기 밸러스트(14) 및 레일(16) 사이에 침목(15)이 배치되는 구조이다.

종래의 콘크리트 침목(15)은 열차가 반복적으로 통과하게 되면, 도 1b에 도시된 바와 같이, 열차의 수직하중으로 인하여 침목이 상하 방향으로 움직이고, 시간이 경과하면 자갈 등의 밸러스트(14)가 침하되어 침목 하부의 공간이 확대된다.

결국 일정 기간이 경과한 콘크리트 침목(15)은 그 하부면에 공간이 형성된 침목의 들뜸 현상이 발생하고, 이러한 현상이 발생한 침목을 뜬 침목(15)이라 하며, 뜬 침목(15) 위로 열차가 지나갈 때마다 침목이 상하로 움직이고 그 정도가 점점 심해지게 되면 승차감이 악화되며, 열차 통과 시 과대한 충격이 침목 등에 전달되어 유지 보수량이 증가하고, 유지보수비가 증가하는 문제점이 있었다.

뿐만 아니라, 뜬 침목(15)이 많이 발생한 구간은 침목에 지지되어 설치되는 레일에 상하방향 변위가 발생하여 궤도틀림이 진전됨으로써 궤도의 파손이 증가하는 문제점이 발생한다.

밸러스트 궤도에 있어서 무부하시에 침목(15)이 밸러스트(14), 예를 들면, 자갈이나 쇄석 등에 접촉되지 않아, 레일(16)에 매달려 있는 상태를 뜬 침목이라 한다. 이러한 뜬 침목이 발생하면, 열차(17) 주행시에 밸러스트(14)와 침목(15)이 충돌하여 밸러스트(14)가 파쇄하거나, 분니가 발생하는 등에 의해 궤도 상태가 급속히 악화된다. 특히, 뜬 침목은 연접 궤도취부를 포함한 직결 궤도와 밸러스트 궤도 경계부(또는 궤도 접속부)나 레일 이음매 부근 등 궤도 구조가 변화하는 개소에서 발생하기 쉽다.

침하가 적은 직결 궤도에 비하여 자갈 궤도의 침하량은 상대적으로 크고 불연속으로 되기 쉽다. 그리고 국소적인 침하가 증대되면 상부의 하중이 작용하지 않을 때에 침목이 레일에 매달려 들뜬 침목이 발생한다. 더욱이 직결궤도와 자갈궤도의 경계부는 보수시의 레일(16)의 올려 넘김(즉시 침하분을 예측하여 레일 레벨을 목표치보다 약간 들어 올림)이 어렵기 때문에 타이 탬퍼에 의한 궤도 보수를 하여도 밸러스트(14)의 초기 밀도가 작아서 뜬 침목이 재발하기 쉽다는 문제점이 있다.

도 1c에 도시된 바와 같이, 직결궤도간의 경계는 국소적인 궤도 침하가 발생하기 쉽고, 직결궤도간의 단부를 지지점의 하나로 하여 유사적인 보의 구조가 된다.

다시 말하면, 궤도의 스프링 정수가 급격히 변화하는 슬래브 밸러스트의 경계부는 반복 보수 개소로서, 침하가 발생한 후 궤도 보수를 하여도 초기 밀도가 작아 뜬 침목이 재발하기 쉽다. 그리고 무엇보다 밸러스트 소성 변형(침하)을 본질적으로 제로로 하는 것은 불가능하므로 직결궤도와 밸러스트 궤도 경계부의 뜬 침목을 방지하는 것은 매우 어렵다.

예를 들면, 경계부의 밸러스트 위에 탄성 침목패드를 부착하거나 시멘트 등을 사용하여 굳혀버리더라도 굳어진 개소의 침하는 일시적으로 줄어들지 몰라도, 침하의 경계가 이동할 뿐이며 본질적인 해결책은 될 수 없다. 따라서 궤도의 침하에 따라 동적으로 대응하는 시스템이 필요하다.

도 2는 종래의 기술에 따른 유압을 이용하여 궤도접속부 침목의 밸러스트를 유지하는 것을 나타내는 도면이고, 도 3은 종래의 기술에 따른 충진재를 충진하여 궤도접속부 침목의 밸러스트를 유지하는 것을 나타내는 도면이다.

종래의 기술에 따른 자동 침하보정 장치로서, 모래주머니, 안정화액 살포, 가용성 백에 자갈 등을 채워 넣고 궤도 하부에 설치하는 방법이 공개되어 있다. 예를 들면, 밸러스트 침하 시 철로 하방의 밸러스트에 설치된 하우징 내부에 침하된 상태를 유지하기 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 유압 밸브(22)를 통해 제공된 유압(21)을 이용하고 있거나, 또는 도 3에 도시된 바와 같이, 소정 형상의 하우징(31)에 고형(자갈 등)의 충진재(32)를 충진하여, 밸러스트를 안정화시키고 있다.

하지만 종래의 기술에 따른 자동 침하보정 장치의 경우, 그 구조가 복잡하고, 침목과의 체결 시공성이 떨어진다는 문제점이 있었다.

1) 대한민국 공개특허번호 제2011-52617호(공개일: 2011년 5월 18일), 발명의 명칭: 밸러스트 유지체, 공구용 지그, 유도상 궤도" 2) 대한민국 공개특허번호 제2012-11511호(출원일: 2012년 2월 8일), 발명의 명칭: "파형 바닥면을 갖는 침목" 3) 일본 공개특허번호 제2012-41795호(공개일: 2012년 3월 1일), 발명의 명칭: "입상체를 이용한 자동 침하보정 장치 및 자동 침하보정 침목" 4) 일본 공개특허번호 제2012-41691호(공개일: 2012년 3월 1일), 발명의 명칭: "자동 침하보정장치 및 자동 침하보정 침목" 5) 일본 공개특허번호 제2011-47143호(공개일: 2011년 3월 10일), 발명의 명칭: "자동 침하보정 침목 및 자동 침하보정 시스템" 6) 일본 공개특허번호 제2008-274627호(공개일: 2008년 11월 13일), 발명의 명칭: "밸러스트 고정부를 구비한 도상궤도" 7) 일본 공개특허번호 제2008-190165호(공개일: 2008년 8월 21일), 발명의 명칭: "불정정 구조물의 지지 구조" 8) 일본 공개특허번호 제2003-517523호(공개일: 2003년 5월 27일), 발명의 명칭: "레일 지지"

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 열차 주행에 따라 직결 궤도(Directly fastened track)와 밸러스트 궤도(Ballast track) 사이의 궤도 접속부에서 궤도 침하 발생시, 하우징의 상하 기계적 물림작용 및 에어백(Air bag)의 팽창력에 의하여 밸러스트 침하 시 자동으로 보정할 수 있는 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치 및 그 시공 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 침목 자동 침하보정 장치의 내통 및 외통을 침목에 체결함으로써 시공성을 향상시킬 수 있는, 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치 및 그 시공 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 침목의 좌우에 침목 자동 침하보정 장치가 각각 배치되어 각각 독립적으로 거동하여 침하를 보정함으로써, 침목의 좌우에서 발생하는 부등침하에 용이하게 대응할 수 있는, 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치 및 그 시공 방법을 제공하기 위한 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치는, 열차 주행시 직결궤도(Direct Fastened Track) 및 밸러스트 궤도(Ballast Track)의 경계부에서 발생하는 뜬 침목(Loose Sleeper)을 보정하기 위한 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치에 있어서, 중공의 박스형 형상으로서, 밸러스트 상에 배치된 침목 본체를 사이에 두고 레일 측과 연결되며, 좌우 외부 측면에 다수의 내통 홈이 형성된 내통(Inner Box); 중공의 박스형 형상으로서, 하부면이 밸러스트에 접하도록 배치되고, 상기 내통의 외주면에 체결되며, 상기 내통 홈에 대응하여 좌우 내부 측면에 다수의 외통 홈이 형성된 외통(Outer Box); 및 상기 내통 및 외통 사이에 배치되고, 상기 내통과 외통을 상하 방향으로 각각 밀어내는 힘을 인가하는 에어백(Air-Bag)을 포함하되, 상기 밸러스트의 침하가 발생하여 상기 내통과 외통의 사이에 간극이 발생되면, 상기 외통이 상기 에어백의 반발력에 의해 밀려남으로써 뜬 침목의 발생을 억제하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치는, 상기 외통을 상기 내통에 일시적으로 체결하며, 상기 에어백에 공기를 주입하여 밸러스트를 복구한 후 제거되는 외통 체결장치를 추가로 포함할 수 있다.

여기서, 상기 내통 홈과 상기 외통 홈에 의해 한쪽 방향(내통과 외통이 벌어지는 방향)의 이동만 허락하고 반대방향(다시 내통과 외통이 압축되는 방향)으로의 이동을 구속함으로써, 상기 내통과 외통은 상기 에어백의 반발력에 의해 상기 침목과 밸러스트 사이의 공극을 채우는 방향으로 인장되고, 외부의 어떤 하중에 의해서도 다시 압축되지는 않는 것을 특징으로 한다.

여기서, 열차 하중이 지나가고 난 후, 상기 내통은 상기 침목과 함께 거동하여 상승하지만, 상기 외통은 상기 에어백의 반발력으로 상기 밸러스트에 외접하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 내통은, 상기 침목의 외주면에 접하도록 형성된 내통 하우징; 상기 내통 하우징의 좌우 측면에 형성된 내통 홈; 및 상기 내통 하우징의 상면에 형성되어 상기 내통 하우징을 상기 침목에 체결하는 내통 체결장치를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 내통은, 상기 내통 하우징의 하면에 형성되어 상기 에어백이 위치를 벗어나지 않도록 고정하는 에어백 고정틀을 추가로 포함할 수 있다.

여기서, 상기 외통은, 상기 내통의 외주면에 접하도록 형성된 외통 하우징; 및 상기 내통 홈에 대응하여 상기 외통 하우징의 좌우 내부 측면에 형성된 외통 홈을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 침목 자동 침하보정 장치는 상기 침목의 좌우에 각각 배치되고, 좌우에 배치된 상기 침목 자동 침하보정 장치가 각각 독립적으로 거동하여 침하를 보정함으로써, 상기 침목의 좌우에서 발생하는 부등침하에 대응하는 것을 특징으로 한다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치의 시공 방법은, 열차 주행시 직결궤도 및 밸러스트 궤도의 경계부에서 발생하는 뜬 침목을 보정하기 위한 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치의 시공 방법에 있어서, a) 밸러스트 상에 배치된 침목과 레일 측에 내통을 체결하는 단계; b) 상기 내통 하부에 에어백을 설치하는 단계; c) 외통 체결장치로 상기 내통과 외통을 체결하는 단계; d) 상기 에어백에 공기를 주입하고 밸러스트를 복구하는 단계; 및 e) 상기 외통 체결장치를 제거하는 단계를 포함하되, 밸러스트의 침하가 발생하여 상기 내통과 외통의 사이에 간극이 발생하는 순간, 상기 외통이 상기 에어백의 반발력에 의해 밀려남으로써 뜬 침목의 발생을 억제하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 열차 주행에 따라 직결 궤도와 밸러스트 궤도 사이의 궤도 접속부에서 궤도 침하 발생시, 하우징의 상하 기계적 물림작용 및 에어백의 팽창력에 의하여 밸러스트 침하 시 자동으로 보정할 수 있고, 이에 따라 궤도 틀림(Track Irregularity)을 방지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 침목 자동 침하보정 장치의 내통 및 외통을 침목에 간편하게 체결함으로써 시공성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 침목의 좌우에 침목 자동 침하보정 장치가 각각 배치되어 각각 독립적으로 거동하여 침하를 보정함으로써, 침목의 좌우에서 발생하는 부등침하에 용이하게 대응할 수 있고, 또한, 곡선부에도 용이하게 적용할 수 있다.

도 1a 내지 도 1c는 각각 궤도접속부에서 뜬 침목이 발생하는 메커니즘을 나타내는 도면들이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 유압을 이용하여 궤도접속부 침목의 밸러스트를 유지하는 것을 나타내는 도면이다.
도 3은 종래의 기술에 따른 충진재를 충진하여 궤도접속부 침목의 밸러스트를 유지하는 것을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치를 나타내는 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 각각 본 발명의 실시예에 따른 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치의 내통, 외통 및 에어백을 나타내는 도면들이다.
도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치에서 에어백의 역할을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치에서 내통 및 외통 사이의 홈이 작용하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치가 침목에 설치된 것을 예시하는 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 실시예에 따른 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치의 시공 방법의 동작흐름도이다.
도 11a 내지 도 11f는 각각 본 발명의 실시예에 따른 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치의 시공 과정을 구체적으로 나타내는 도면들이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치를 나타내는 도면이고, 도 5a 내지 도 5c는 각각 본 발명의 실시예에 따른 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치의 내통, 외통 및 에어백을 나타내는 도면들이다.

도 4, 도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치는, 열차 주행시 직결궤도(Direct Fastened Track) 및 밸러스트 궤도(Ballast Track)의 경계부에서 발생하는 뜬 침목(Loose Sleeper)을 보정하기 위한 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치로서, 내통(210), 외통(220), 에어백(230) 및 외통 체결장치(240)를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 궤도접속부 침목 자동침하 보정장치(200)는, 후술하는 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 직결궤도(Direct Fastened Track) 및 밸러스트 궤도(Ballast Track)의 경계부의 침목(150) 하부에 설치된다. 여기서, 직결궤도는, 노반(110) 상에 쇄석 노반(120)이 형성되고, 상기 쇄석 노반(120) 상에 슬래브(130)가 형성되며, 그 상부에 레일(160)이 배치되는 구조로서 침목이 없는 구조이다. 또한, 상기 밸러스트 궤도는 노반(110) 상에 밸러스트(140)가 형성되고, 상기 밸러스트(140) 및 레일(160) 사이에 침목(150)이 배치되는 구조이다.

본 발명의 실시예에 따른 궤도접속부 침목 자동침하 보정장치(200)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 내통(210)과 외통(220)의 2가지 상자를 포개어 놓는 구조체로서, 내통(210)의 상면은 침목(150) 본체를 사이에 두고 레일(160) 측과 연결되며, 상기 내통(210)과 외통(220)의 사이에는 에어백(Air-Bag: 230)이 배치되고, 상기 외통(220)은 밸러스트에 접하고 있는 구조이다. 이때, 상기 내통(210)과 외통(220)의 사이에 배치된 에어백(230)이 상기 내통(210)과 외통(220)을 밀어내는 힘을 인가함으로써, 밸러스트의 침하가 발생하여 내통(210)과 외통(220)의 사이에 간극이 발생하는 순간, 상기 외통(220)이 에어백(230)의 반발력에 의해 밀려나게 되고, 이에 따라 뜬 침목의 발생을 억제한다.

내통(210)은, 도 5a에 도시된 바와 같이, 중공의 박스형 형상으로서, 밸러스트 상에 배치된 침목 본체를 사이에 두고 레일 측과 연결되며, 좌우 외부 측면에 다수의 내통 홈이 형성된다.

구체적으로, 상기 내통(210)은, 상기 침목(150)의 외주면에 접하도록 형성된 내통 하우징(211); 상기 내통 하우징의 좌우 측면에 형성된 내통 홈(212); 및 상기 내통 하우징의 상면에 형성되어 상기 내통 하우징을 상기 침목에 체결하는 내통 체결장치(213)를 포함하며, 또한, 상기 내통(210)은, 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 내통 하우징(211)의 하면에 형성되어 상기 에어백(230)이 위치를 벗어나지 않도록 고정하는 에어백 고정틀(214)을 추가로 포함한다.

외통(220)은 중공의 박스형 형상으로서, 하부면이 밸러스트(140)에 접하도록 배치되고, 상기 내통(210)의 외주면에 체결되며, 상기 내통 홈(212)에 대응하여 좌우 내부 측면에 다수의 외통 홈(222)이 형성된다.

구체적으로, 상기 외통(220)은, 상기 내통(210)의 외주면에 접하도록 형성된 외통 하우징(221); 및 상기 내통 홈(212)에 대응하여 상기 외통 하우징(221)의 좌우 내부 측면에 형성된 외통 홈(222)을 포함한다.

에어백(230)은 상기 내통 및 외통 사이에 배치되고, 상기 내통과 외통을 상하 방향으로 각각 밀어내는 힘을 인가한다.

외통 체결장치(240)는 상기 외통(220)을 상기 내통(210)에 일시적으로 체결하며, 상기 에어백(210)에 공기를 주입하여 밸러스트를 복구한 후 제거된다.

본 발명의 실시예에 따른 궤도접속부 침목 자동침하 보정장치(200)의 경우, 상기 밸러스트(140)의 침하가 발생하여 상기 내통(210)과 외통(220)의 사이에 간극이 발생되면, 상기 외통(220)이 상기 에어백(230)의 반발력에 의해 밀려남으로써 뜬 침목의 발생을 억제하게 된다.

한편, 도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치에서 에어백의 역할을 구체적으로 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치에서 내통 및 외통 사이의 홈이 작용하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 6a는 에어백(230)의 초기 설치전 상태를 나타내며, 도 6b는 에어백(230)의 설치 후 밸러스트(140)의 침하에 따라 외통(220)이 하강한 상태를 나타낸다.

상기 내통(210)과 외통(220)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 에어백(230)의 반발력에 의해 침목(150)과 밸러스트(140) 사이의 공극을 채우는 방향으로 인장될 뿐이며, 외부의 어떤 하중에 의해 다시 압축되지는 않는다. 즉, 상기 에어백(230)의 반력에 의해 밸러스트(140)의 침하에 따라 내려간 외통(220)은 열차(170)의 하중이 작용하여도 다시 압축되지 않는데, 그 이유는 내통(210)과 외통(220)의 사이에 나있는 내통 홈 및 외통 홈(212, 222) 때문이며, 이러한 홈들(212, 222)은 예를 들면, 케이블 타이(Cable-Tie)와 같이 한쪽 방향의 이동만 허락하고, 반대방향(다시 내통(210)과 외통(220)이 압축되는 방향)으로는 이동을 구속한다.

다시 말하면, 상기 내통 홈(212)과 상기 외통 홈(222)에 의해 한쪽 방향(내통과 외통이 벌어지는 방향)의 이동만 허락하고 반대방향(다시 내통과 외통이 압축되는 방향)으로의 이동을 구속함으로써, 상기 내통(210)과 외통(220)은 상기 에어백(230)의 반발력에 의해 상기 침목(150)과 밸러스트(140) 사이의 공극을 채우는 방향으로 인장되고, 외부의 어떤 하중에 의해서도 다시 압축되지는 않는다.

따라서 열차 하중이 지나가고 난 후, 상기 내통(210)은 상기 침목(150)과 함께 거동하여 상승하지만, 상기 외통(220)은 상기 에어백(220)의 반발력으로 상기 밸러스트(140)에 외접하게 된다.

또한, 상기 침목 자동 침하보정 장치(200)는 상기 침목(150)의 좌우에 각각 배치되고, 좌우에 배치된 상기 침목 자동 침하보정 장치(200)가 각각 독립적으로 거동하여 침하를 보정함으로써, 상기 침목(150)의 좌우에서 발생하는 부등침하에 대응할 수 있다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 침목 자동 침하보정 장치(200)는, 에어백의 반발력이 궤도 침하의 방향과 반대방향으로 항상(하중이 작용하거나 없어지더라도) 작용하고 있으므로 밸러스트의 침하에 따라 동적으로 대응할 수 있으며, 좌우가 각각 독립적으로 거동하며 침하를 보정하기 때문에 좌우의 부등침하에도 대응이 가능하며, 곡선부에서의 시공도 가능하게 된다.

한편, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치가 침목에 설치된 것을 예시하는 도면이고, 도 9a 및 도 9b는 본 발명의 실시예에 따른 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 궤도접속부 침목 자동침하 보정장치(200)는, 도 9a에 도시된 바와 같이, 열차(170)의 하중이 가해질 때, 밸러스트(140)의 침하 거동과 같이 침목(150), 침하보정 장치(200)가 하강한다.

또한, 도 9b에 도시된 바와 같이, 열차(170)의 하중이 지나가고 난 후, 침하보정 장치(200)의 내통(210)은 침목(150)과 같이 거동하여 올라가지만, 외통(220)은 에어백(230)의 반발력으로 밸러스트(140)에 외접하는 것을 나타낸다.

본 발명의 실시예에 따르면, 열차 주행에 따라 직결 궤도와 밸러스트 궤도 사이의 궤도 접속부에서 궤도 침하 발생시, 내통 하우징 및 외통 하우징의 상하 기계적 물림작용 및 에어백(230)의 팽창력에 의하여 밸러스트 침하 시 자동으로 보정할 수 있고, 이에 따라 궤도 틀림(Track Irregularity)을 방지할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 침목 자동 침하보정 장치의 내통 및 외통을 침목에 간편하게 체결함으로써 시공성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 침목의 좌우에 침목 자동 침하보정 장치가 각각 배치되어 각각 독립적으로 거동하여 침하를 보정함으로써, 침목의 좌우에서 발생하는 부등침하에 용이하게 대응할 수 있고, 또한, 곡선부에도 용이하게 적용할 수 있다.

한편, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치의 시공 방법의 동작흐름도이고, 도 11a 내지 도 11f는 각각 본 발명의 실시예에 따른 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치의 시공 과정을 구체적으로 나타내는 도면들이다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치의 시공 방법은, 열차 주행시 직결궤도 및 밸러스트 궤도의 경계부에서 발생하는 뜬 침목을 보정하기 위한 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치의 시공 방법으로서, 먼저, 밸러스트 상에 배치된 침목(150)과 레일(160) 측에 내통(210)을 체결한다(S110). 구체적으로, 도 11a에 도시된 바와 같이, 레일(160) 하부에 결합된 침목(150)이 내통 하우징(211) 내에 안착되도록 내통(210)의 내통 체결장치(213)를 체결하게 된다.

다음으로, 상기 내통(210)의 하부에 형성된 에어백 고정틀(214) 내에 에어백(230)을 설치한다(S120). 구체적으로, 도 11b에 도시된 바와 같이, 상기 내통 하우징의 하면에 형성된 에어백 고정틀(214) 내에 상기 에어백(230)이 위치를 벗어나지 않도록 고정한다.

다음으로, 내통(220) 및 외통(220)을 체결한다(S130). 구체적으로, 도 11c에 도시된 바와 같이, 상기 외통 체결장치(240)가 상기 외통(220)의 외통 홈(222)을 상기 내통(210)의 내통 홈(212)에 일시적으로 체결한다. 따라서 상기 내통 홈(212)과 상기 외통 홈(222)에 의해 한쪽 방향(내통과 외통이 벌어지는 방향)의 이동만 허락하고 반대방향(다시 내통과 외통이 압축되는 방향)으로의 이동을 구속함으로써, 상기 내통(210)과 외통(220)은 상기 에어백(230)의 반발력에 의해 상기 침목과 밸러스트 사이의 공극을 채우는 방향으로 인장되고, 외부의 어떤 하중에 의해서도 다시 압축되지는 않게 된다.

다음으로, 에어백(230)에 공기를 주입하고 밸러스트를 복구한다(S140). 구체적으로, 도 11d에 도시된 바와 같이, 에어백(230)에 공기를 주입하고 밸러스트를 복구한다.

다음으로, 외통 체결장치(240)를 제거한다(S150). 구체적으로, 도 11e에 도시된 바와 같이, 상기 외통 체결장치(240)는 상기 에어백(230)에 공기를 주입하여 밸러스트(140)를 복구한 후 제거된다.

다음으로, 적어도 하나 이상의 침목에 전술한 S110 내지 S150 단계를 반복하여 수행함으로써 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치의 설치를 완료한다(S160). 구체적으로, 도 11e에 도시된 바와 같이, 침목 자동 침하보정 장치가 상기 침목의 좌우에 각각 배치되도록 상기 S110 내지 S150 단계가 반복하여 수행되며, 좌우에 배치된 상기 침목 자동 침하보정 장치가 각각 독립적으로 거동하여 침하를 보정함으로써, 상기 침목의 좌우에서 발생하는 부등침하에 대응할 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

110: 노반
120: 쇄석노반
130: 슬래브(Slave)
140: 밸러스트(Ballast)
150: 침목
160: 레일
170: 열차
200: 자동 침하보정 장치
210: 내통
220: 외통
230: 에어백
240: 외통 체결장치
211: 내통 하우징
212: 내통 홈
213: 내통 체결장치
214: 에어백 고정틀
221: 외통 하우징
222: 외통 홈

Claims (14)

1. 열차 주행시 직결궤도(Direct Fastened Track) 및 밸러스트 궤도(Ballast Track)의 경계부에서 발생하는 뜬 침목(Loose Sleeper)을 보정하기 위한 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치에 있어서,
   중공의 박스형 형상으로서, 밸러스트 상에 배치된 침목 본체를 사이에 두고 레일 측과 연결되며, 좌우 외부 측면에 다수의 내통 홈이 형성된 내통(Inner Box);
   중공의 박스형 형상으로서, 하부면이 밸러스트에 접하도록 배치되고, 상기 내통의 외주면에 체결되며, 상기 내통 홈에 대응하여 좌우 내부 측면에 다수의 외통 홈이 형성된 외통(Outer Box); 및
   상기 내통 및 외통 사이에 배치되고, 상기 내통과 외통을 상하 방향으로 각각 밀어내는 힘을 인가하는 에어백(Air-Bag)을 포함하되,
   상기 밸러스트의 침하가 발생하여 상기 내통과 외통의 사이에 간극이 발생되면, 상기 외통이 상기 에어백의 반발력에 의해 밀려남으로써 뜬 침목의 발생을 억제하며,
   상기 내통은, 상기 침목의 외주면에 접하도록 형성된 내통 하우징; 상기 내통 하우징의 좌우 측면에 형성된 내통 홈; 및 상기 내통 하우징의 상면에 형성되어 상기 내통 하우징을 상기 침목에 체결하는 내통 체결장치를 포함하는 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 외통을 상기 내통에 일시적으로 체결하며, 상기 에어백에 공기를 주입하여 밸러스트를 복구한 후 제거되는 외통 체결장치를 추가로 포함하는 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 내통 홈과 상기 외통 홈에 의해 한쪽 방향(내통과 외통이 벌어지는 방향)의 이동만 허락하고 반대방향(다시 내통과 외통이 압축되는 방향)으로의 이동을 구속함으로써, 상기 내통과 외통은 상기 에어백의 반발력에 의해 상기 침목과 밸러스트 사이의 공극을 채우는 방향으로 인장되고, 외부의 어떤 하중에 의해서도 다시 압축되지는 않는 것을 특징으로 하는 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치.
4. 제3항에 있어서,
   열차 하중이 지나가고 난 후, 상기 내통은 상기 침목과 함께 거동하여 상승하지만, 상기 외통은 상기 에어백의 반발력으로 상기 밸러스트에 외접하는 것을 특징으로 하는 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 내통 하우징의 하면에 형성되어 상기 에어백이 위치를 벗어나지 않도록 고정하는 에어백 고정틀을 추가로 포함하는 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 외통은,
   상기 내통의 외주면에 접하도록 형성된 외통 하우징; 및
   상기 내통 홈에 대응하여 상기 외통 하우징의 좌우 내부 측면에 형성된 외통 홈
   을 포함하는 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 침목 자동 침하보정 장치는 상기 침목의 좌우에 각각 배치되고, 좌우에 배치된 상기 침목 자동 침하보정 장치가 각각 독립적으로 거동하여 침하를 보정함으로써, 상기 침목의 좌우에서 발생하는 부등침하에 대응하는 것을 특징으로 하는 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치.
9. 열차 주행시 직결궤도 및 밸러스트 궤도의 경계부에서 발생하는 뜬 침목을 보정하기 위한 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치의 시공 방법에 있어서,
   a) 밸러스트 상에 배치된 침목과 레일 측에 내통을 체결하는 단계;
   b) 상기 내통 하부에 에어백을 설치하는 단계;
   c) 외통 체결장치로 상기 내통과 외통을 체결하는 단계;
   d) 상기 에어백에 공기를 주입하고 밸러스트를 복구하는 단계; 및
   e) 상기 외통 체결장치를 제거하는 단계
   를 포함하되,
   밸러스트의 침하가 발생하여 상기 내통과 외통의 사이에 간극이 발생하는 순간, 상기 외통이 상기 에어백의 반발력에 의해 밀려남으로써 뜬 침목의 발생을 억제하는 것을 특징으로 하는 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치의 시공 방법.
10. 제9항에 있어서,
    열차 하중이 지나가고 난 후, 상기 내통은 상기 침목과 함께 거동하여 상승하지만, 상기 외통은 상기 에어백의 반발력으로 상기 밸러스트에 외접하는 것을 특징으로 하는 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치의 시공 방법.
11. 제9항에 있어서,
    상기 내통의 좌우 외부 측면에 다수의 내통 홈이 형성되고, 상기 외통의 좌우 내부 측면에 다수의 외통 홈이 형성되어 상기 내통 홈에 대응하는 것을 특징으로 하는 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치의 시공 방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 내통 홈과 상기 외통 홈에 의해 한쪽 방향(내통과 외통이 벌어지는 방향)의 이동만 허락하고 반대방향(다시 내통과 외통이 압축되는 방향)으로의 이동을 구속함으로써, 상기 내통과 외통은 상기 에어백의 반발력에 의해 상기 침목과 밸러스트 사이의 공극을 채우는 방향으로 인장되고, 외부의 어떤 하중에 의해서도 다시 압축되지는 않는 것을 특징으로 하는 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치의 시공 방법.
13. 제9항에 있어서,
    침목 자동 침하보정 장치가 상기 침목의 좌우에 각각 배치되도록 상기 a) 내지 e) 단계가 반복하여 수행되며, 좌우에 배치된 상기 침목 자동 침하보정 장치가 각각 독립적으로 거동하여 침하를 보정함으로써, 상기 침목의 좌우에서 발생하는 부등침하에 대응하는 것을 특징으로 하는 궤도접속부의 침목 자동 침하보정 장치의 시공 방법.
14. 삭제

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