KR101388167B1 - 철도차량의 슬립 슬라이드 방지장치 - Google Patents

철도차량의 슬립 슬라이드 방지장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 철도차량의 슬립 슬라이드 방지장치에 관한 것이다.
일례로, 전자석; 상기 전자석이 철로와 대향 이격되도록 상기 전자석을 고정하고, 상기 전자석 및 철로 사이의 이격 거리가 조절되도록 일축 방향으로 상기 전자석을 상하 이동시키며, 상기 일축을 중심으로 회전시키는 구동부; 및 상기 전자석에 전류를 공급하는 전류 공급부를 포함하는 철도차량의 슬립 슬라이드 방지장치를 개시한다.
본 발명에 따르면, 철로에 자계를 인가하여 점착계수를 높여줌으로써 결빙, 서리, 오일 등과 같은 철로의 이물질에 의한 슬립 및 슬라이드 발생 시 철도차량의 안정적인 추진 및 제동이 가능해진다.

Description

철도차량의 슬립 슬라이드 방지장치{APPARATUS FOR PREVENTING SLIP AND SLIDE OF RAILWAY VEHICLE}
본 발명은 철도차량의 슬립 슬라이드 방지장치에 관한 것이다.
일반적으로 철도차량은 견인 전동기의 동작에 따른 전력에 의해 차륜이 회전하여 열차가 철로상을 주행하게 된다. 그런데, 철로가 결빙되거나 혹은 철로에 서리, 오일 등과 같은 이물질이 묻어 있는 경우, 차량이 주행하거나 정지한 후 기동할 때 슬립(slip)이 발생할 수 있으며, 구배(slope) 등의 조건이 좋지 않은 경우에는 추진이 불가능해 질 수도 있다. 또한 이러한 경우, 차량이 제동을 하고자 할 때 슬라이드(slide)가 발생할 수도 있다. 이에 따라 차량에 충격이 전해지거나 제동거리가 길어질 수 있어 안전에 문제를 줄 수 있다.
그러나, 기존의 철도차량에는 철로의 상태를 감지하여 차량의 슬립과 슬라이드를 제어할 수 있는 기능이 없다. 다시 말해, 기존의 차량에는 레일의 상태나 조건에 따라 추진력과 제동력을 조절하는 기능이 없다. 다만, 차량에 안티스키드(anti-skid) 장치를 설치하여 제동 시 미끄러짐에 의한 스키드 발생을 제어하도록 되어 있으나, 이는 제동거리가 길어지는 단점이 있다.
본 발명은, 철로에 자계를 인가하여 점착계수를 높여줌으로써 슬립 및 슬라이드 발생 시 또는 기동 시 철도차량의 안정적인 추진 및 제동을 가능하게 하는 슬립 슬라이드 방지장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량의 슬립 슬라이드 방지장치는, 전자석;
상기 전자석이 철로와 대향 이격되도록 상기 전자석을 고정하고, 상기 전자석 및 철로 사이의 이격 거리가 조절되도록 일축 방향으로 상기 전자석을 상하 이동시키며, 상기 일축을 중심으로 회전시키는 구동부; 및 상기 전자석에 전류를 공급하는 전류 공급부를 포함한다.
또한, 상기 구동부는, 상기 전자석을 철로 방향으로 이동시키는 경우 스토퍼를 이용하여 상기 전자석과 철로 사이의 간격이 0.5 내지 1cm가 되도록 유지할 수 있다.
또한, 상기 구동부는 시계 방향 및 반 시계 방향으로 각각 22.5도씩 회전할 수 있다.
또한, 상기 철도차량의 추진 및 제동 시 상기 철도차량의 슬립 및 슬라이드 현상을 감지하는 이상 감지부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 이상 감지부를 통해 상기 철도차량의 슬립 또는 슬라이드 현상이 감지되는 경우 외부로 알림 신호를 출력하는 이상 알림부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 구동부와 상기 전류 공급부의 가동을 제어하는 가동 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 가동 제어부는 상기 구동부와 상기 전류 공급부를 동시에 가동하도록 이루어질 수 있다.
또한, 상기 가동 제어부는 수동으로 활성화되도록 이루어질 수 있다.
또한, 상기 철도차량은 연결부에 의해 연결된 다수의 단위 차량으로 이루어지고, 상기 전자석은 상기 단위 차량의 차륜과 차륜 사이에 각각 위치하며, 상기 전자석의 길이는 상기 단위 차량의 차륜과 차륜 간 거리 이하로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 철도차량은 연결부에 의해 연결된 다수의 단위 차량으로 이루어지고, 상기 전자석은 상기 단위 차량 사이사이에 각각 위치하며, 상기 전자석의 길이는 상기 단위 차량 간 거리 이하로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따르면, 철로에 자계를 인가하여 점착계수를 높여줌으로써 결빙, 서리, 오일 등과 같은 철로의 이물질에 의한 슬립 및 슬라이드 발생 시 철도차량의 안정적인 추진 및 제동이 가능해진다.
또한, 전자석을 통한 자계 인가를 수동으로 제어함으로써, 기계적 센싱만에 의존하지 않고 운전자의 노하우나 판단에 의해 좀 더 안정적인 추진 및 제동이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬립 슬라이드 방지장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자석의 길이와 철로와의 이격 거리를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 위치와 다른 위치에 설치된 전자석을 나타낸 도면이다.
도 4는 구동부의 구동 방식을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6은 구동부에 의한 전자석의 회전 동작을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬립 슬라이드 방지장치(100)의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자석(110)의 길이(L1)와 철로와의 이격 거리(D)를 나타낸 도면이다. 도 3은 도 1에 도시된 위치와 다른 위치에 설치된 전자석(150’)을 나타낸 도면이다. 도 4는 구동부(160)의 구동 방식을 설명하기 위해 나타낸 도면이다. 도 5 및 도 6은 구동부(160)에 의한 전자석(110)의 회전 동작을 설명하기 위해 나타낸 도면이다. 여기서, 도 5 및 6은 도 4의 구동부(160)를 위에서 바라다본 형태이며 전자석(110)과 함께 도시하였다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬립 슬라이드 방지장치(100)는, 다수의 전자석(110), 이상 감지부(120), 이상 알림부(130), 가동 제어부(140), 전류 공급부(150) 및 구동부(160)를 포함한다.
다수의 전자석(110)은 철도차량(10)의 하부에 설치될 수 있다. 이러한 전자석(110)은 일정한 대략 직육면체의 판상 혹은 일정 길이를 갖는 막대 형상으로 이루어질 수 있으나, 본 발명에서는 전자석(110)의 형상에 대하여 한정하지 않는다. 다만, 일 실시예에 따른 전자석(110)은 철로(20)의 상면과 일정 간격으로 대향하는 면을 갖도록 이루어지는 것이 바람직하다. 이는 전류 공급 시 전자석(110)에서 발생되는 자기장이 철로에 좀 더 고르게 분포되기 위함이며, 이때 전자석(110)와 철로 간에는 자기 인력이 발생하게 된다.
일반적으로 철도차량(10)은 연결부(C1, C2)에 의해 연결된 다수의 단위 차량(10a, 10b)으로 이루어지는데, 다수의 전자석(110)은 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이, 단위 차량(10a)의 차륜(20a)과 차륜(20b) 사이에 위치할 수 있다. 이때 전자석(110)의 길이(L1)는 단위 차량(10a)의 차륜(20a)과 차륜(20b) 간 거리(W1) 이하로 이루어지는 것이 바람직하다. 이는, 전자석(110)의 유지보수를 위한 공간확보를 위함이다. 다른 예로, 도 3에 도시된 바와 같이, 전자석(110’)은 단위 차량(10a’, 10b’, 10c’) 사이사이에 위치할 수도 있다. 이때, 전자석(110’)의 길이(L2)는 단위 차량(10a’, 10b’, 10c’) 간 거리 이하로 이루어질 수 있다. 다시 말해, 전자석(110’)은 철도차량(10)의 연결부(C1, C2)의 하부에 설치되며, 전자석(110’)의 길이(L2)는 연결부(C1, C2)의 길이(W2) 이하로 이루어진 것이 바람직하며, 이 또한 전자석(110)의 유지보수를 위한 공간확보를 위함이다. 여기서 연결부(C1, C2)의 길이(W2)란 철도차량(10)의 길이방향으로의 길이를 의미한다. 일 실시예에 따른 다수의 전자석(110)은 도 2에 도시된 바와 같이 단위 차량(10a)의 차륜(20a)과 차륜(20b) 사이에 위치하거나, 도 3에 도시된 바와 같이, 단위 차량(10a’, 10b’, 10c’) 사이사이 즉, 연결부(C1, C2) 아래에 위치할 수 있으며, 두 위치에 모두 위치할 수도 있다.
이상 감지부(120)는 차량(10)의 슬립과 슬라이드를 감지할 수 있는 센서로 구성될 수 있으며, 여기서 센서는 차륜의 공회전과 미끄러짐을 감지할 수 있는 센서이면 무방하다. 이상 감지부(120)는 슬립 또는 슬라이드 감지 시 소정의 신호를 이상 알림부(130)에게 전달할 수 있다.
이상 알림부(130)는 이상 감지부(120)로부터 소정의 신호 즉, 슬립 또는 슬라이드를 감지하는 신호를 전달받을 경우, 이를 외부로 알리는 신호를 출력하게 된다. 예를 들어, 슬립 슬라이드 스위치 버튼을 구성하고, 상기 스위치 버튼 자체에 LED 혹은 램프 등을 구비하여, 이상 감지부(120)로부터 슬립 또는 슬라이드 감지신호를 전달받으면, 소정의 불이 들어 옴으로써 차륜에 슬립 또는 슬라이드 현상이 발생하였음을 알릴 수 있다. 또는 이상 알림부(130)는 스피커로 구성되어 슬립 또는 슬라이드 현상이 발생하였음을 소정의 알림음으로 외부로 전달할 수 있다. 또는 이상 알림부(130)는 디스플레이로 구성되거나, 디스플레이 상에 표시될 수 있는 프로그램 등으로 구현되어, 소정의 알림 표시를 외부로 전달할 수 있다. 일 실시예의 이상 알림부(130)는 상기와 같은 구성으로 한정하는 것은 아니며, 다양한 형태와 구성으로 실시할 수 있다.
가동 제어부(140)는 전류 공급부(150)와 구동부(160)의 가동을 제어하도록 구성될 수 있다. 이러한 가동 제어부(140)는 운전자가 이상 알림부(130)를 통해 표시되는 다양한 알림 신호를 육안으로 식별하고 가동 제어 여부를 판단함으로써 동작할 수 있다. 즉, 가동 제어부(140)는 슬립 또는 슬라이드 발생 시 운전자의 판단에 따라 수동으로 동작할 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 가동 제어부(140)는 상기와 같이 스위치 버튼 형태로 구성되어, 운전자가 이상 알림부(130)를 통해 슬립 슬라이드 발생을 인지한 후, 상기 스위치 버튼을 누르게 되면 구동부(160)가 가동되면서 전자석(110)들이 철도(2)쪽으로 하강하게 되며, 이와 동시에 전류 공급부(150)은 전자석(110)으로 전류를 공급하게 된다. 따라서, 전자석(110)들은 하강하면서 자화하기 시작한다. 이때, 전자석(110)은 구동부(160)에 설치된 스토퍼(미도시)에 의해 하강 거리가 제한되며, 철로(2)와 근접한 상태로 마주보게 된다. 이때, 전자석(110) 및 철로(2) 사이의 이격 거리는 상술한 바와 같이 대략 0.5 내지 1cm정도가 될 수 있다. 착자된 전자석(110)은 철로(2)에 전자기력(인력)을 발생시키고, 차륜과 철로(2) 사이의 점착력을 증가시키는 역할을 한다. 이에 따라, 차량(10)의 차륜이 철로(2)에서 공회전하거나 미끄러지는 현상은 최소화될 수 있으며, 정상적인 추진 및 제동에 의한 철도차량(10)의 운전이 가능해진다.
또한, 가동 제어부(140)는 구동부(160)가 일축(A)을 중심으로 소정의 방향과 각도로 회전할 수 있게 제어할 수 있다. 이때, 가동 제어부(140)는 구동부(160)의 회전 및 방향을 선택할 수 있는 상기의 버튼과는 별도의 버튼으로 구비되어, 운행자가 상황에 따라 구동부(160)의 회전을 조작할 수 있도록 한다. 이와 관련된 구동부(160)의 동작 방식에 대해서는 후술하도록 한다.
이러한 가동 제어부(140)는 운전자의 판단에 의해 수동으로 동작할 수 있으므로, 철로(2)의 구배 조건이 좋지 않은 상태에서는 운전자의 판단에 따라 강제적으로 활성화될 수 있다. 또한, 이상 감지부(120)와 이상 알림부(130)를 통해 슬립 슬라이드 발생 여부를 알기 전에, 상황에 따라 가동 제어부(140)를 강제적으로 활성화시킴으로써, 전자석(110)을 가동시킬 수도 있다.
구동부(160)는 다수의 전자석(110)의 철도차량(10)에 연결시켜주는 역할을 할 뿐만 아니라, 전자석(110)과 철로(2) 간의 이격 거리도 조절할 수 있다. 도 4를 참조하면, 구동부(160)는 일축(A) 방향으로 전자석(110)을 상하(V1-V2) 이동시킬 수 있다. 즉, 구동부(160)는 V2 방향으로 움직임으로써 전자석(110)을 철로(2) 쪽으로 하강시키거나, V1 방향으로 움직임으로써 철로(2)에 근접해있던 전자석(110)이 다시 차량(10) 쪽으로 이동할 수 있도록 할 수 있다. 이때, 구동부(160)는 전자석(110)을 철로(2) 쪽으로 하강시킬 경우 스토퍼(미도시)에 의해 하강거리가 제어됨으로써, 전자석(110)과 철로(2)와의 간격(D)이 대략 0.5 내지 1cm 정도로 이격될 수 있다. 또한, 구동부(160)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 일축(A)을 중심으로 회전 가능하도록 구성된다. 여기서 구동부(160)는 전자석(110)와 철로가 서로 평행한 상태(P1 선)를 기준으로 시계 방향(R1)과 반 시계 방향(R2)으로 회전할 수 있다.
먼저, 구동부(160)는 상기 P1 선의 상태를 기준으로 전자석(110)을 시계 방향(R1)으로 P2 선까지 회전시킬 수 있으며, 다시 상기 P1의 상태로 복귀시킬 수 있다. 구동부(160)는 전자석(110)을 일축(A)을 중심으로 θ1만큼 회전시킴으로써 P2 선상에 위치시킬 수 있다. 이때 θ1은 대략 22.5도의 각도가 될 수 있으며, 이보다 큰 경우, 차량 하부에 설치된 다른 장비와의 간섭이 생길 수 있으므로, 22.5도를 넘지 않는 것이 적절하다.
다음, 구동부(160)는 상기 P1 선의 상태를 기준으로 전자석(110)을 반 시계 방향(R2)으로 P3 선까지 회전시킬 수 있으며, 다시 상기 P1의 상태로 복귀시킬 수 있다. 구동부(160)는 전자석(110)을 일축(A)을 중심으로 θ2만큼 회전시킴으로써 P3 선상에 위치시킬 수 있다. 이때 θ2은 대략 22.5도의 각도가 될 수 있다. 이보다 큰 경우, 차량 하부에 설치된 다른 장비와의 간섭이 생길 수 있으므로, 22.5도를 넘지 않는 것이 적절하다.
이와 같이 구동부(160)가 회전 가능하게 구성된 이유는, 철로의 곡률 때문이다. 다시 말해, 철로는 항상 직선 형태로 설치된 것이 아니라 곡선 형태로 설치된 구간이 있기 때문이다. 전자석(110)은 철로와 마주보도록 위치하고 있으나, 철로의 곡선 구간에서는 전자석(110)과 철로가 대향하는 영역이 상대적으로 줄어들게 된다. 예를 들어, 차량이 정차되어 있는 구간이 철로의 곡선 구간이고, 슬립 슬라이드 장치를 구동시켜야 하는 경우, 전자석(110)과 철로와 평행하지 않고 상당부분 틀어져 있게 된다. 이러한 경우, 전자석(110)과 철로 간의 상호 작용력이 평행한 상태일 때보다 상대적으로 줄어들게 되어 효율성이 떨어질 수 있다. 따라서, 철로의 커브 방향과 정도에 맞춰 구동부(160)를 통해 전자석(110)을 소정 각도로 회전시켜 줌으로써, 전자석(110) 및 철로 사이에 마주보는 영역이 감소하는 것을 보상할 수 있고 이로써, 철로의 곡선 구간에서 전자석(110) 및 철로 사이의 상호 작용력이 감소하는 것을 최소화할 수 있다.
한편, 전자석(110)은 구동부(160)뿐만 아니라, 지그(미도시)에 의해서도 차량(10)에 고정될 수 있다. 지그(미도시)의 형태나 구성에 대해서는 기계기술 분야에 이미 잘 알려진 기술이므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다. 일 실시예에서는 지그(미도시)의 형태나 구성에 대하여 특별히 한정하지 않는다.
일 실시예에 따르면, 철로에 자계를 인가하여 점착계수를 높여줌으로써 결빙, 서리, 오일 등과 같은 철로의 이물질에 의한 슬립 및 슬라이드 발생 시 철도차량의 안정적인 추진 및 제동이 가능해진다.
또한, 전자석을 통한 자계 인가를 수동으로 제어함으로써, 기계적 센싱만에 의존하지 않고 운전자의 노하우나 판단에 의해 좀 더 안정적인 추진 및 제동이 가능해진다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
100: 슬립 슬라이드 방지장치
110: 전자석
120: 이상 감지부
130: 이상 알림부
140: 가동 제어부
150: 전류 공급부
160: 구동부

Claims (10)

  1. 전자석;
    상기 전자석이 철로와 대향 이격되도록 상기 전자석을 고정하고, 상기 전자석 및 철로 사이의 이격 거리가 조절되도록 일축 방향으로 상기 전자석을 상하 이동시키며, 상기 일축을 중심으로 회전시키는 구동부; 및
    상기 전자석에 전류를 공급하는 전류 공급부를 포함하고,
    상기 구동부는 상기 전자석을 상기 일축을 중심으로 회전시키는 경우 시계 방향 및 반 시계 방향으로 각각 22.5도씩 회전 가능하게 이루어진 것을 특징으로 하는 철도차량의 슬립 슬라이드 방지장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동부는, 상기 전자석을 하강시키는 경우 스토퍼를 이용하여 상기 전자석과 철로 사이의 간격이 0.5 내지 1cm가 되도록 유지하는 철도차량의 슬립 슬라이드 방지장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 철도차량의 추진 및 제동 시 상기 철도차량의 슬립 및 슬라이드 현상을 감지하는 이상 감지부를 더 포함하는 철도차량의 슬립 슬라이드 방지장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 이상 감지부를 통해 상기 철도차량의 슬립 또는 슬라이드 현상이 감지되는 경우 외부로 알림 신호를 출력하는 이상 알림부를 더 포함하는 철도차량의 슬립 슬라이드 방지장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동부와 상기 전류 공급부의 가동을 제어하는 가동 제어부를 더 포함하는 철도차량의 슬립 슬라이드 방지장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 가동 제어부는 상기 구동부와 상기 전류 공급부를 동시에 가동하도록 이루어진 철도차량의 슬립 슬라이드 방지장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 가동 제어부는 수동으로 활성화되도록 이루어진 철도차량의 슬립 슬라이드 방지장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 철도차량은 연결부에 의해 연결된 다수의 단위 차량으로 이루어지고,
    상기 전자석은 상기 단위 차량의 차륜과 차륜 사이에 각각 위치하며,
    상기 전자석의 길이는 상기 단위 차량의 차륜과 차륜 간 거리 이하로 이루어진 철도차량의 슬립 슬라이드 방지장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 철도차량은 연결부에 의해 연결된 다수의 단위 차량으로 이루어지고,
    상기 전자석은 상기 단위 차량 사이사이에 각각 위치하며,
    상기 전자석의 길이는 상기 단위 차량 간 거리 이하로 이루어진 철도차량의 슬립 슬라이드 방지장치.
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