KR101452990B1 - 철도차량용 브레이크 강제완해장치 - Google Patents

철도차량용 브레이크 강제완해장치 Download PDF

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이창형
문광복
문명균
남윤종
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Abstract

본 발명은 철도차량용 브레이크 강제완해장치에 관한 것으로서, 철도 차량의 제동장치를 제동 또는 제동완해시키기 위한 신호를 입력 및 전송하는 신호입력기기와, 상기 신호입력기기의 신호에 대응하여 펄스폭변조 신호를 발생시키는 PWM신호발생기기를 포함하는 입력부와; 상기 입력부의 신호를 분석하여 제어신호를 전송하는 전자제어기기와, 상기 전자제어기기의 제어신호와 차량의 하중 및 속도 신호에 따라 일정 제동공기압을 생성하는 공기제어기기를 포함하는 제어부와; 상기 제동장치로 유입되는 공기의 압력에 따라 온/오프되는 압력스위치와, 상기 압력스위치가 온/오프됨에 따라 상기 제동장치가 제동 불완해 상태인지의 여부를 표시하고 알림신호로 전송하는 모니터링기기를 포함하는 고장검지부와; 상기 공기제어기기로부터 제공받은 제동공기압을 제어하여 상기 제동장치를 제동 또는 제동완해시키는 덤프밸브와, 상기 제동장치에서 불완해된 제동공기압을 수동으로 배기하여 강제완해되도록하는 BC콕을 포함하는 제동부; 및 상기 고장검지부의 알림신호에 따라 제동 불완해 상태의 덤프밸브를 전기적으로 강제완해시키기 위한 리셋신호를 입력 및 전송하는 리셋스위치와, 상기 리셋스위치의 신호에 따라 상기 덤프밸브를 지속적으로 강제 여자(勵磁)시키는 계전기반을 포함하여, 상기 제동장치에서 불완해된 제동공기압을 상기 BC콕을 거쳐 상기 덤프밸브의 배기구를 통해 외부로 배기되도록 하는 강제완해리셋부;를 포함하는 것을 기술적 요지로 한다.
이에 따른 본 발명에 의하면, 제동장치의 제동 불완해 발생시 기관사가 외부로 나가 BC콕을 제어할 필요없이 운전실 내부에서 간단하게 강제완해시킬 수 있으므로 제동 불완해에 따른 고장에 신속하게 대응하여 열차지연을 최소화할 수 있으며, 기관사의 실수 등으로 인한 2차 장애 발생 방지 및 협소한 작업공간에서의 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

철도차량용 브레이크 강제완해장치{Apparatus for rapidly releasing a brake of train}
본 발명은 철도차량용 브레이크 강제완해장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제동 불완해 고장에 안전하고 신속하게 대응할 수 있도록 하는 철도차량용 브레이크 강제완해장치를 제공하는 것이다.
일반적으로 도시철도 차량의 제동제어장치의 구성은 도1의 블록다이어그램에 나타낸 것처럼 제동요구신호 및 펄스폭변조(PWM) 통유율에 대응하여 1차로 초퍼장치(2)에서 Z1유닛(4)과 상호 작용하여 전기제동력을 발생함으로써 회생제동을 하게 되고, 2차로 차량의 하중 및 속도 신호를 분석한 후 공기제어장치(6,BCU)에서 적절한 제동공기 압력을 생성, 덤프밸브(8)와 BC콕(7)을 거쳐 최종 출력단인 기초제동장치(9,BBU)에 제공함으로써 정위치에 정차가 가능하게 된다.
철도 차량의 정위치 정차에 있어서 핵심요소인 공기제동력은 여러 장치들을 거쳐 정차에 필요한 제동압력을 출력하게 되나 장치들 간 밀접하게 상호 작용하므로 제동시스템 중 어느 특정 부분의 장애가 발생하면 기 생성된 제동력이 완해되지 않는 제동불완해 현상이 발생하게 된다.
이와 같은 제동불완해 현상이 발생할 경우 차륜 찰상 방지 및 본선 구간 차량 운행의 안전을 확보하기 위해 제동력을 강제로 해소해야 하며, 이를 위해서는 기관사가 차량 하부의 선로로 내려가 BC콕(7)을 차단함으로써 제동공기를 강제배기해야만 한다. 이러한 종래의 방식은 도2에 개념도를 통해 잘 이해될 수 있으며, BC콕(7)을 통해 기초제동장치(9)의 제동공기가 배기되도록 한다.
그러나, 상기와 같이 기관사가 BC콕을 차단하는 고장 조치 방식은 기관사가 직접 차량 하부로 내려가 BC콕을 제어해야 하므로 안전사고의 발생 우려가 있고, 이로 인해 열차 지연이 발생하게 되는 문제점이 있다. 또한, BC콕 차단 운행중에는 해당 차량에 한하여 위급시 비상제동을 체결할 수 없으므로 철도 안전운행에 저해요인이 되는 문제점이 있다.
KR 10-0281263 B1 KR 10-2002-0001093 A KR 20-1999-0029766 U KR 20-0330296 Y1 KR 20-0200201 Y1 KR 20-0208050 Y1 KR 20-0234060 Y1
앞선 배경기술에서 도출된 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 철도 차량의 제동 불완해 고장에 신속하게 대응하고 열차지연을 최소화하며, 고장조치 과정에서의 기관사 실수 등으로 인한 2차 장애 발생 방지 및 선로의 협소한 공간으로 이동시 안전사고 발생 가능성을 억제할 수 있도록 하는 철도차량용 브레이크 강제완해장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적은, 본 발명의 실시예에 따라, 철도 차량의 제동장치를 제동 또는 제동완해시키기 위한 신호를 입력 및 전송하는 신호입력기기와, 상기 신호입력기기의 신호에 대응하여 펄스폭변조 신호를 발생시키는 PWM신호발생기기를 포함하는 입력부와; 상기 입력부의 신호를 분석하여 제어신호를 전송하는 전자제어기기와, 상기 전자제어기기의 제어신호와 차량의 하중 및 속도 신호에 따라 일정 제동공기압을 생성하는 공기제어기기를 포함하는 제어부와; 상기 제동장치로 유입되는 공기의 압력에 따라 온/오프되는 압력스위치와, 상기 압력스위치가 온/오프됨에 따라 상기 제동장치가 제동 불완해 상태인지의 여부를 표시하고 알림신호로 전송하는 모니터링기기를 포함하는 고장검지부와; 상기 공기제어기기로부터 제공받은 제동공기압을 제어하여 상기 제동장치를 제동 또는 제동완해시키는 덤프밸브와, 상기 제동장치에서 불완해된 제동공기압을 수동으로 배기하여 강제완해되도록하는 BC콕을 포함하는 제동부; 및 상기 고장검지부의 알림신호에 따라 제동 불완해 상태의 덤프밸브를 전기적으로 강제완해시키기 위한 리셋신호를 입력 및 전송하는 리셋스위치와, 상기 리셋스위치의 신호에 따라 상기 덤프밸브를 지속적으로 강제 여자(勵磁)시키는 계전기반을 포함하여, 상기 제동장치에서 불완해된 제동공기압을 상기 BC콕을 거쳐 상기 덤프밸브의 배기구를 통해 외부로 배기되도록 하는 강제완해리셋부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 브레이크 강제완해장치에 의해 달성된다.
상기한 실시예에 따른 본 발명의 철도차량용 브레이크 강제완해장치에 의하면, 제동장치의 제동 불완해 발생시 기관사가 외부로 나가 BC콕을 제어할 필요없이 운전실 내부에서 간단하게 강제완해시킬 수 있으므로 제동 불완해에 따른 고장에 신속하게 대응하여 열차지연을 최소화할 수 있으며, 기관사의 실수 등으로 인한 2차 장애 발생 방지 및 협소한 작업공간에서의 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
도1은 철도 차량에서 일반적으로 사용하고 있는 제동제어장치의 구성을 도시하는 블록도이고,
도2는 종래의 제동제어장치에서 제동 불완해에 따른 강제완해 방법을 도시하는 개념도이고,
도3은 본 발명의 실시예에 따른 철도차량용 브레이크 강제완해장치를 도시하는 블록도이고,
도4는 본 발명의 실시예에서 제동 불완해에 따른 강제완해 방법을 도시하는 개념도이고,
도5는 본 발명의 실시예에 따른 덤프밸브의 작동 구조 및 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 한편, 해당 기술분야의 통상적인 지식을 가진자로부터 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 구체적인 내용을 설명하기에 앞서, 본 발명의 철도 차량은 복수개가 연결되어 하나의 열차를 이루며, 각각의 차량에는 통상 1개의 제동장치가 장착된다. 이러한 제동장치들은 모두 제어부 및 고장검지부와 전기적으로 연결되어 개별적인 고장검지 및 제어가 가능하다. 그리고, 본 발명에 기재된 제동 불완해는 일반적으로 역행 및 제동완해 취급시 5초 이내에 제동장치의 제동실린더 압력이 1.0㎏/㎠ 이하로 내려가지 않을 시 발생하는 고장. 즉, 철도 차량의 차륜면에 작용한 제동력이 소거되지 않는 현상이며 이 상태로 운행하면 차륜면 손상으로 이어져 차륜축 베어링 손상, 열차 충격, 소음, 제동마찰열로 인한 화재발생 등의 문제점이 발생한다. 본 발명은 이러한 문제점을 해결하는 것은 물론, 기관사가 직접 BC콕을 차단하는 수동 방식으로 인해 안전사고의 위험과 열차지연의 문제점을 극복하기 위해 제안되는 바람직한 실시예이다.
본 발명의 실시예에 따른 철도차량용 브레이크 강제완해장치는, 도3에 도시된 바와 같이, 철도 차량의 제동장치(100)를 제어하기 위한 신호를 입력 및 전송하고 이 신호에 대응한 펄스폭변조 신호를 발생시키는 입력부(10)와, 상기 입력부(10)의 제어신호에 따라 제동공기압을 생성하는 제어부(30)와, 상기 제동장치()의 제동 불완해 상태를 판단하는 고장검지부(50)와, 상기 제동장치(100)를 제동 또는 제동완해시키거나 불완해된 제동공기압을 수동으로 강제완해시키는 제동부(70)와, 제동 불완해 상태의 제동장치(100)를 전기적으로 강제완해시키는 강제완해리셋부(90)를 포함한다.
먼저, 입력부(10)는 철도 차량의 제동장치(100)를 제동 또는 제동완해시키기 위한 신호를 입력 및 전송하는 신호입력기기(12)와, 상기 신호입력기기(12)의 신호에 대응하여 펄스폭변조 신호를 발생시키는 PWM신호발생기기(14)를 포함한다.
다음으로, 제어부(30)는 상기 입력부(10)의 신호를 분석하여 제어신호를 전송하는 전자제어기기(32)와, 상기 전자제어기기(32)의 제어신호와 차량의 하중 및 속도 신호에 따라 일정 제동공기압을 생성하는 공기제어기기(34)를 포함한다.
다음으로, 고장검지부(50)는 상기 제동장치(100)로 유입되는 공기의 압력에 따라 온/오프(ON/OFF)되는 압력스위치(52)와, 상기 압력스위치(52)가 온/오프됨에 따라 상기 제동장치(100)가 제동 불완해 상태인지의 여부를 표시하고 알림신호로 전송하는 모니터링기기(54)를 포함한다. 여기서, 상기 압력스위치(52)는 일정 공기압 이하에서는 오프 상태를 유지하다가 일정 공기압을 초과하게 되면 온 상태가 되어 상기 모니터링기기(54)에 신호를 전송해 제동 불완해 상태를 표시할 수 있도록 한다.
다음으로, 제동부(70)는 상기 공기제어기기(34)로부터 제공받은 제동공기압을 제어하여 상기 제동장치(100)를 제동 또는 제동완해시키는 덤프밸브(72)와, 상기 제동장치(100)에서 불완해된 제동공기압을 수동으로 배기하여 강제완해되도록하는 BC콕(74)을 포함한다. 여기서, 상기 덤프밸브(72)는 공전 및 활주 방지를 위해 제동장치(100)로의 유입공기를 차단하고, 제동장치(100)의 공기를 대기로 방출하여 제동이 완해되도록 한다.
다음으로, 강제완해리셋부(90)는 상기 고장검지부(50)의 알림신호에 따라 제동 불완해 상태의 덤프밸브(72)를 전기적으로 강제완해시키기 위한 리셋신호를 입력 및 전송하는 리셋스위치(92)와, 상기 리셋스위치(92)의 신호에 따라 상기 덤프밸브(72)를 지속적으로 강제 여자(勵磁)시키는 계전기반(94)을 포함한다. 이러한 구성의 강제완해리셋부(90)는, 도4에 도시된 바와 같이, 제동장치(100)에서 불완해된 제동공기압을 상기 BC콕(74)을 거쳐 상기 덤프밸브(72)의 배기구를 통해 외부로 배기되도록 한다.
여기서, 상기 계전기반(94)은 전압, 전류, 전력, 주파수 등의 전기 신호를 비롯하여 온도, 빛 등 여러 가지 입력신호에 따라 전기회로를 열거나 닫거나 하는 기능을 하며, 본 발명에서는 덤프밸브(72)를 지속적으로 여자시켜 제동장치(100)로의 제동공기 유입을 방지하여 강제 제동완해되도록 한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 덤프밸브(72)는, 도5에 도시된 바와 같이, 내부가 여러 갈래로 분리된 통로를 가지는 몸체와, 상기 몸체 내부의 중앙측 통로를 기준으로 분리된 양측 통로에 각각 장착되어 해당 통로를 개폐시키는 유지밸브(75a) 및 완해밸브(75b)와, 상기 유지밸브(75a) 및 완해밸브(75b)와 각각 이격 배치되어 내부 공기압에 의해 중앙측 통로가 개폐되도록 하는 다이어프램(77a,77b)을 포함한다.
상기한 덤프밸브(72)는 도5-(a)에 도시된 바와 같이, 제동작용시 유지밸브(75a) 및 완해밸브(75b)가 모두 소자되어 제동위치로 이동하게 된다. 이에 따라 유지밸브(75a)측 다이어프램(77a)의 배압실(b)의 압력공기는 유지밸브(75a)측 통로를 거쳐 Ex포트로 배기된다. 그리고 공기제어기기(34)의 압력공기는 자체 압력으로 유지밸브(75a)측 다이어프램(77a)을 밀어서 열고 완해밸브(75b)측 통로를 거쳐 상기 완해밸브(75b)측 다이어프램(77b)의 배압실(d)에 유입되어 완해밸브(75b)측 다이어프램(77b)을 닫는다. 또한 공기제어기기(34)의 압력공기는 자체 압력으로 유지밸브(75a)측 다이어프램(77a)을 밀어서 열고 제동장치(100)로 공기압력이 공급되도록 한다.
그리고, 상기한 덤프밸브(72)는 도5-(b)에 도시된 바와 같이, 완해작용 또는 강제완해시 유지밸브(75a) 및 완해밸브(75b) 모두 여자되어 완해위치로 이동하게 된다. 이에 다라 공기제어기기(34)의 압력공기는 유지밸브(75a)측 다이어프램(77a)의 배압실(b)에 유입되어 유지밸브(75a)측 다이어프램(77a)을 닫는다. 그리고 완해밸브(75b)측 다이어프램(77b)의 배압실(d)의 압력공기는 통로를 거쳐 Ex포트로 배기된다. 또한 제동관실(c)의 압력공기는 자신의 압력으로 완해밸브(75b)측 다이어프램(77b)을 열고 Ex포트로 배기된다.
지금까지 설명한 본 발명의 철도차량용 브레이크 강제완해장치에 의하면, 제동장치의 제동 불완해 발생시 기관사가 외부로 나가 BC콕을 제어할 필요없이 운전실 내부에서 간단하게 강제완해시킬 수 있으므로 제동 불완해에 따른 고장에 신속하게 대응하여 열차지연을 최소화할 수 있으며, 기관사의 실수 등으로 인한 2차 장애 발생 방지 및 협소한 작업공간에서의 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
전술한 내용은 후술할 발명의 청구범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 상술하였다. 상술한 실시예들은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상의 범위에서 다양한 수정 및 변경이 가능할 것이다. 이러한 다양한 수정 및 변경 또한 본 발명의 기술적 사상의 범위 내라면 하기에서 기술되는 본 발명의 청구범위에 속한다 할 것이다.
10: 입력부 12: 신호입력기기
14: PWM신호발생기기 30: 제어부
32: 전자제어기기 34: 공기제어기기
50: 고장검지부 52: 압력스위치
54: 모니터링기기 70: 제동부
72: 덤프밸브 75a: 유지밸브
75b: 완해밸브 77a,77b: 다이어프램
90: 강제완해리셋부 92: 리셋스위치
94: 계전기반 100: 제동장치

Claims (1)

  1. 철도 차량의 제동장치를 제동 또는 제동완해시키기 위한 신호를 입력 및 전송하는 신호입력기기와, 상기 신호입력기기의 신호에 대응하여 펄스폭변조 신호를 발생시키는 PWM신호발생기기를 포함하는 입력부;
    상기 입력부의 신호를 분석하여 제어신호를 전송하는 전자제어기기와, 상기 전자제어기기의 제어신호와 차량의 하중 및 속도 신호에 따라 일정 제동공기압을 생성하는 공기제어기기를 포함하는 제어부;
    상기 제동장치로 유입되는 공기의 압력에 따라 온/오프되는 압력스위치와, 상기 압력스위치가 온/오프됨에 따라 상기 제동장치가 제동 불완해 상태인지의 여부를 표시하고 알림신호로 전송하는 모니터링기기를 포함하는 고장검지부;
    상기 공기제어기기로부터 제공받은 제동공기압을 제어하여 상기 제동장치를 제동 또는 제동완해시키는 덤프밸브와, 상기 제동장치에서 불완해된 제동공기압을 수동으로 배기하여 강제완해되도록하는 BC콕을 포함하는 제동부; 및
    상기 고장검지부의 알림신호에 따라 제동 불완해 상태의 덤프밸브를 전기적으로 강제완해시키기 위한 리셋신호를 입력 및 전송하는 리셋스위치와, 상기 리셋스위치의 신호에 따라 상기 덤프밸브를 지속적으로 강제 여자(勵磁)시키는 계전기반을 포함하여, 상기 제동장치에서 불완해된 제동공기압을 상기 BC콕을 거쳐 상기 덤프밸브의 배기구를 통해 외부로 배기되도록 하는 강제완해리셋부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 브레이크 강제완해장치.
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