KR101385228B1

KR101385228B1 - 판토그라프

Info

Publication number: KR101385228B1
Application number: KR1020120118248A
Authority: KR
Inventors: 이재영; 김기남; 황성운
Original assignee: 유진기공산업주식회사
Priority date: 2012-10-24
Filing date: 2012-10-24
Publication date: 2014-04-17

Abstract

본 발명의 판토그라프는, 벨로우즈; 상기 벨로우즈의 팽창에 의해 상승하는 집전 헤드; 및 상기 집전 헤드가 설정치 이상으로 상승하면 상기 벨로우즈의 압축공기를 배출시키는 과다높이 보호장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 벨로우즈의 압축공기를 배출시키는 과다높이보호장치에 의해 철도차량이 무가선 구간에 진입하거나 집전 헤드가 최고 작용높이까지 상승할 경우 집전 헤드를 자동으로 하강시키는 효과가 있다.

Description

판토그라프{Pantograph}

본 발명은 판토그라프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 철도차량이 무가선 구간에 진입할 경우 집전 헤드를 자동으로 하강시키는 판토그라프에 관한 것이다.

최근 들어 자동차의 급격한 증가와 도로 교통의 정체 등 타 육상교통 수단이 한계에 이르면서, 전기 철도차량(이하, '철도차량'이라 함)에 대한 수요가 나날이 증가하고 확장되는 추세이다.

이와 같이 전기 철도차량에 대한 수요 증가로 인한 공급이 확대됨에 따라 전기철도의 안전성과 신뢰성에 대한 확보가 더 절실히 요구되고 있다.

이와 같은 철도차량의 차량의 상부에는 차량의 운행 동력으로서 필요한 교류 25,000V 또는 직류 1,500V의 전기에너지를 선로를 따라 설치된 가선(혹은, '트롤리선' 이라고 함)으로부터 전기에너지를 공급받아 그 운행 및 제어에 사용하고 있으며, 이를 위해 전기에너지를 집전할 수 있는 판토그라프(pantograph)를 그 상부에 장치하여 사용하고 있다.

이러한 철도차량용 판토그라프는 주행하면서 가선으로부터 차량운행에 필요로 하는 전원을 차량의 변압기에 공급하는 집전장치로서, 철도차량이 고속으로 주행할수록 차량의 원활한 운행을 위해 반드시 필요로 하는 장치이다.

이와 같은 철도차량용 판토그라프에 관한 대표적인 예가 하기 문헌 1(이하, '종래기술'이라 한다)에 개시되어 있으며, 이하 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래기술에 따른 철도차량용 판토그라프(10)는, 애자(15)에 의해 절연을 유지하면서 철도차량의 상부 루프 후드(roof hood)에 설치되는 베이스 프레임(11)과, 상기 베이스 프레임(11)에 힌지 결합된 하부암(12)과, 상기 하부암(12)과 힌지 결합되며 집전 헤드(14)가 장착된 상부암(13) 및 압축공기를 공급받아 하부암(12)을 회전시켜 집전 헤드(14)를 상승시키는 벨로우즈(16)로 구성된다.

그러나, 종래기술의 판토그라프는 가선이 설치되지 않은 무가선 구간에 진입할 때에 판토그라프, 즉 집전 헤드를 자동으로 하강시키는 별도의 장치가 개시된 바 없다.

이에 따라, 판토그라프를 내리지 않은 상태로 철도차량이 무가선 구간에 진입하게 되면 종래기술의 판토그라프는 벨로우즈에 작용하는 압축공기의 힘으로 최고 작용높이까지 상승하여 가선 높이보다 높게 올라가는 경우가 발생하여 판토그라프의 및 가선의 파손이 발생하는 문제점이 있었다.

따라서, 전술한 종래기술의 문제점을 개선한 판토그라프의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

[문헌 1] 한국공개특허 제2010-0068895호(2010.06.24. 공개)

본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 철도차량이 무가선 구간에 진입하거나 집전 헤드가 최고 작용높이까지 상승할 경우 집전 헤드를 자동으로 하강시켜 집전 헤드의 상승 높이를 제한함으로써 철도차량 시설물의 파손 사고를 방지하는 판토그라프를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 판토그라프는, 벨로우즈; 상기 벨로우즈의 팽창에 의해 상승하는 집전 헤드; 및 상기 집전 헤드가 설정치 이상으로 상승하면 상기 벨로우즈의 압축공기를 배출시키는 과다높이 보호장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 집전 헤드의 상승에 연동회전하여 상기 과다높이 보호장치를 구동시키는 트리거가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 과다 높이 보호장치는, 상기 벨로우즈의 압축공기를 배출시키는 밸브와, 상기 트리거의 회전에 의해 상기 밸브를 구동시키는 제1 스위치로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 스위치에 의해 구동된 상기 밸브를 초기상태로 리셋시키는 제2 스위치가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1,2 스위치는, 스위치 본체와, 상기 스위치 본체의 길이방향을 슬라이딩 이동하며 상기 밸브의 밸브체를 눌러주며 삽입홈이 형성된 작동구와, 상기 작동구의 삽입홈에 삽입되는 스토퍼 및 상기 작동구를 초기위치로 복귀시키는 제1 복원 스프링으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 작동구에는 호형의 안착홈이 형성되며, 상기 스토퍼는 안착홈에 대응되게 그 끝단이 반구형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스토퍼는 커버를 매개로 상기 스위치 본체에 설치되며, 상기 스토퍼에는 탄지부가 형성되며, 상기 커버와 탄지부 사이에는 상기 스토퍼가 작동구 방향으로 이동하도록 탄성력을 인가하는 제2 복원 스프링이 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스토퍼에는 손잡이가 구비되며, 상기 작동구에는 걸림턱이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 트리거에는 베어링이 형성되며, 상기 제1 스위치의 작동구에는 상기 베어링에 대응되는 경사면이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 판토그라프에 따르면, 집전 헤드의 상승에 따라 회전하는 트리거와 상기 트리거의 회전에 의해 벨로우즈의 압축공기를 배출시키는 과다높이보호장치에 의해 철도차량이 무가선 구간에 진입하거나 집전 헤드가 최고 작용높이까지 상승할 경우 집전 헤드를 자동으로 하강시키는 효과가 있다.

즉, 집전 헤드의 상승 높이를 제한함으로써 판토그라프와 철도차량 시설물의 파손 사고를 방지하게 된다.

도 1은 종래기술에 따른 판토그라프를 도시한 사시도이다.
도 2a, 도 2b는 본 발명에 따른 판토그라프를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2b의 프레임 일부를 분해 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 과다높이 보호장치를 도시한 단면도이다.
도 5는 도 4의 구동상태를 도시한 단면도이다.
도 6은 도 4의 제1스위치를 확대 도시한 단면도이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 따른 판토그라프의 공압 회로를 도시한 참고도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

설명에 앞서, 본 발명에 따른 판토그라프(P)는 싱글암(single arm) 타입 판토그라프에 대하여 실시예를 적용하였으나, 반드시 싱글암 타입에 한정하지 않고 크로스 암(cross arm) 타입 판토그라프 및 다이아몬드(diamond) 타입의 판토그라프 등은 물론 그 외 복수개의 하부 프레임과 상부 프레임들로 이루어진 다양한 타입의 판토그라프에도 적용할 수 있음을 밝혀둔다.

도 2a, 도 2b는 본 발명에 따른 판토그라프를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2b의 프레임 일부를 분해 도시한 사시도이며, 도 4는 도 3의 과다높이 보호장치를 도시한 단면도이고, 도 5는 도 4의 구동상태를 도시한 단면도이며, 도 6은 도 4의 제1스위치를 확대 도시한 단면도이고, 도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 따른 판토그라프의 공압 회로를 도시한 참고도이다.

도 2a 내지 도 7c에 도시한 바와 같이, 철도차량의 루프 후드에 설치되는 본 발명에 따른 판토그라프(P)는, 철도차량의 루프 후드에 설치되는 메인 프레임(100)과, 상기 메인 프레임(100)에 힌지결합되어 회전하는 하부 암(200)과, 상기 하부 암(200)의 끝단과 힌지결합되며 접전 헤드(310)가 구비되는 상부 암(300)과, 상기 상부 암(300)과 메인 프레임(100)과 각각 힌지결합되는 커플링 로드(400) 및 상기 메인 프레임(100)에 설치되어 압축공기의 주입에 의해 상기 하부 암(200)을 회전시키는 벨로우즈(500)로 구성된다.

또한, 상기 메인 프레임(100)은 절연 지지애자를 통해 3점 조립된다.

그리고, 상기 접전 헤드(310)는 주습판은 메탈 라이즈 카본이 사용되어 상부 암(300) 끝단에 4점지지 되도록 구성된다.

이외에도, 상기 하부 암(200)과 상부 암(300)을 연결하는 평형 가이드 바(320)와, 상기 메인 프레임(100)에 설치된 댐퍼(110) 및 상기 벨로우즈로(500)로 압축공기를 전달하거나 배출시키는 공압제어유닛(600)이 더 포함된다.

이와 같이 구성된 판토그라프(P)는 기관실에서 판토그라프 상승 버튼을 눌러주면, 공기제어유닛(600)의 전자변이 여자(勵磁)되어 상기 벨로우즈(500)로 압축공기가 공급되어 접전 헤드(310)가 상승하게 된다.

이 경우, 상기 하부 암(200)의 힌지축 상에 형성된 캠(210)과 하부 암(200)에 와이어 로프(220)가 고정되어 있고, 상기 벨로우즈(500)의 팽창방향으로 와이어 로프(220)가 고정되어 상기 벨로우즈(500)로 압축공기가 주입되며 팽창이 이루어지면서 상기 와이어 로프(220)는 당겨지게 되어 하부 암(200), 상부 암(300) 및 접전 헤드(310)가 상승하게 되는 것이다.

이와 반대로, 기관실에서 판토그라프의 하강 버튼을 눌러주면, 공기제어유닛(600)의 전자변이 차단되어 벨로우즈(500)의 압축공기는 배출되어 하부 암(200), 상부 암(300) 및 접전 헤드(310)가 자중에 의해 하강이 이루어지게 된다.

마지막으로, 상기 판토그라프는 가선이 설치되지 않은 무가선 구간에 진입할 때에 판토그라프, 즉 하부 암(200), 상부 암(300) 및 집전 헤드(310)를 하강시키는 과다 높이 보호장치(700)가 더 구비된다.

이하, 본 발명에 따른 과다 높이 보호장치(700)를 설명한다.

도시한 바와 같이, 집전 헤드(310)가 설정치 이상으로 상승하면 상기 벨로우즈(500)의 압축공기를 배출시키는 과다 높이 보호장치(700)는, 상기 집전 헤드(310)의 상승에 연동회전하여 상기 과다높이 보호장치(700)를 구동시키는 트리거(701)가 더 구비된다.

특히, 상기 트리거(701)는 하부 암(200)의 힌지축에 설치되어 상기 하부 암(200)의 회전에 연동된다.

또한, 상기 과다 높이 보호장치(700)는, 상기 벨로우즈(500)의 압축공기를 배출시키는 밸브(710)와, 상기 트리거(701)의 회전에 의해 상기 밸브(710)를 구동시키는 제1 스위치(720A)로 구성된다.

그리고, 상기 제1 스위치(720A)에 의해 구동된 상기 밸브(710)를 초기상태로 리셋시키는 제2 스위치(720B)가 더 구비된다. 상기 밸브(710), 제1,2 스위치(720A,720B)는 케이스 형태의 하우징(709)에 실장된다.

이 경우, 상기 제1,2 스위치(720A,720B)는 상기 밸브(710)의 밸브체(711)를 정방향 또는 역방향으로 슬라이딩시킴에 따라 벨로우즈(500)의 압축공기를 배출시키거나 상기 벨로우즈(500)로 압축공기를 공급할 수 있는 대기상태로 변경시키게 된다.

한편, 상기 밸브(710)는 공압제어유닛(600)과 연동되어 벨로우즈(500)의 압축공기를 배출시키도록 구성되며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

다만, 상기 밸브(710)의 개폐에 따라 벨로우즈(500)의 압축공기의 배출 여부를 결정하도록 공압제어유닛(600)이 구성됨이 바람직하며, 이를 특별히 한정하지 않는 이유는 다양한 형태의 공압회로로 구성된 공압제어유닛(600)이 적용될 수 있기 때문이다.

즉, 상기 밸브(710)의 구동에 의해 벨로우즈(500)의 압축공기를 배출시킬 수 있다면 어떠한 구성의 공압제어유닛도 적용될 수 있음을 밝혀둔다.

또한, 상기 제1,2 스위치(720A,720B)는, 스위치 본체(721)와, 상기 스위치 본체(721)의 길이방향을 슬라이딩 이동하며 상기 밸브(710)의 밸브체(711)를 눌러주며 삽입홈(722)이 형성된 작동구(723)와, 상기 작동구(723)의 삽입홈(722)에 삽입되는 스토퍼(724) 및 상기 작동구(723)를 초기위치로 복귀시키는 제1 복원 스프링(725)으로 구성된다.

그리고, 상기 작동구(723)에는 호형의 안착홈(726)이 형성되며, 상기 스토퍼(724)는 안착홈(726)에 대응되게 그 끝단이 반구형으로 형성된다.

한편, 상기 스토퍼(724)는 커버(727)를 매개로 상기 스위치 본체(721)에 설치되며, 상기 스토퍼(724)에는 탄지부(728)가 형성되며, 상기 커버(727)와 탄지부(728) 사이에는 상기 스토퍼(724)가 작동구(723) 방향으로 이동하도록 탄성력을 인가하는 제2 복원 스프링(729)이 설치된다.

또한, 상기 스토퍼(724)에는 손잡이(724a)가 구비되며, 상기 작동구(723)에는 걸림턱(723a)이 형성되어 제1 복원 스프링(725)의 탄성력에 의해 상기 작동구(723)가 스위치 본체(721)에서 이탈되는 것을 방지하게 된다.

그리고, 상기 트리거(701)에는 베어링(702)이 형성되며, 상기 제1 스위치(720A)의 작동구(723)에는 상기 베어링(702)에 대응되는 경사면(703)이 형성되어 상기 트리거(701)의 회전운동이 베어링(702)과 경사면(703)을 통해 선단 운동으로의 변환이 용이하게 된다.

이에 따라, 철도 차량이 무가선 구간에 진입하는 경우, 상기 집전 헤드(310)가 최고 작용높이까지 상승하게 되면 상기 집전 헤드(310)와 연결된 상부 암(300)과 하부 암(200) 또한 회전하며 상승하게 되고, 이때, 상기 하부 암(200)에 연결된 트리거(701)가 제1스위치(720A)를 구동시키게 된다.

이 경우, 상기 제1스위치(720A)의 작동구(723)는 제1복원 스프링(725)을 압축하며 밸브(710)의 밸브체(711)를 눌러줌에 따라 상기 밸브(710)는 벨로우즈(500)의 압축공기를 배출시켜 본 발명의 판토그라프(P) 및 집전 헤드(310)를 자동으로 하강시키게 된다. 이때, 상기 밸브(710)의 밸브체(711)는 제2스위치(720B)의 작동구(723)를 눌러주어 상기 작동구(723)는 제1복원 스프링(725)을 압축하게 된다.

마지막으로, 도 5와 같이 상기 제1,2 스위치(720A,720B)의 작동구(723)는 스토퍼(724)에 의해 제1복원 스프링(725)을 압축한 상태를 유지하게 된다.

이후, 무가선 구간을 지난 후 작업자가 제1,2 스위치(720A,720B)의 스토퍼(724)를 동시에 당겨주면, 상기 제1복원 스프링(725)의 탄성력에 의해 도 4의 초기상태로 복귀하게 된다.

이때, 상기 제2 스위치(720B)의 작동구(723)가 밸브체(711)를 초기상태로 복귀시키게 된다.

한편, 상기 도 7a 내지 7c는 과다 높이 보호장치(700)와 공압제어유닛(600)의 연관관계를 도시한 본 발명의 판토그라프의 공압 회로를 도시한 것으로, 구성 및 동작에 관한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에 따르면, 집전 헤드(310)의 상승에 따라 회전하는 트리거(701)와 상기 트리거(701)의 회전에 의해 벨로우즈(500)의 압축공기를 배출시키는 과다높이보호장치(700)에 의해 철도차량이 무가선 구간에 진입하거나 집전 헤드(310)가 최고 작용높이까지 상승할 경우 집전 헤드(310)를 자동으로 하강시키게 된다.

즉, 집전 헤드(310)의 상승 높이를 제한함으로써 판토그라프(P)와 철도차량 시설물의 파손 사고를 방지하게 된다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시 예에 한정되지 않고 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.

P - 판토그라프 100 - 메인 프레임
200 - 하부 암 300 - 상부 암
400 - 커플링 로드 500 - 벨로우즈
600 - 공압제어유닛 700 - 과다높이보호장치
701 - 트리거 710 - 밸브
720 - 제1 스위치 730 - 제2 스위치

Claims

벨로우즈;
상기 벨로우즈의 팽창에 의해 상승하는 집전 헤드;
상기 집전 헤드가 설정치 이상으로 상승하면 상기 벨로우즈의 압축공기를 배출시키는 과다높이 보호장치; 및
상기 집전 헤드의 상승에 연동회전하여 상기 과다높이 보호장치를 구동시키는 트리거;를 포함하되,
상기 과다높이 보호장치는,
상기 벨로우즈의 압축공기를 배출시키는 밸브와, 상기 트리거의 회전에 의해 상기 밸브를 구동시키는 제1 스위치 및 상기 제1 스위치에 의해 구동된 상기 밸브를 초기상태로 리셋시키는 제2 스위치가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 판토그라프.
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제 1항에 있어서,
상기 제1,2 스위치는,
스위치 본체와, 상기 스위치 본체의 길이방향을 슬라이딩 이동하며 상기 밸브의 밸브체를 눌러주며 삽입홈이 형성된 작동구와, 상기 작동구의 삽입홈에 삽입되는 스토퍼 및 상기 작동구를 초기위치로 복귀시키는 제1 복원 스프링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 판토그라프.
제 5항에 있어서,
상기 작동구에는 호형의 안착홈이 형성되며, 상기 스토퍼는 안착홈에 대응되게 그 끝단이 반구형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 판토그라프.
제 5항에 있어서,
상기 스토퍼는 커버를 매개로 상기 스위치 본체에 설치되며,
상기 스토퍼에는 탄지부가 형성되며, 상기 커버와 탄지부 사이에는 상기 스토퍼가 작동구 방향으로 이동하도록 탄성력을 인가하는 제2 복원 스프링이 설치되는 것을 특징으로 하는 판토그라프.
제 5항에 있어서,
상기 스토퍼에는 손잡이가 구비되며, 상기 작동구에는 걸림턱이 형성되는 것을 특징으로 하는 판토그라프.
제 5항에 있어서,
상기 트리거에는 베어링이 형성되며, 상기 제1 스위치의 작동구에는 상기 베어링에 대응되는 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 판토그라프.