KR101465152B1 - 급곡선부 열차 속도 향상을 위한 열차탈선 방지 장치 및 그 방법 - Google Patents

급곡선부 열차 속도 향상을 위한 열차탈선 방지 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

기존 선로의 선형변경 없이 급곡선부에서의 열차 속도향상 시 발생하는 외측방향의 초과 원심력을 열차에 부착한 원심력 전달부를 통하여 가이드웨이와 반력벽으로 전달함으로써, 외측 방향으로의 열차 밀림 현상을 방지할 수 있고, 또한, 기존 선로의 선형변경 없이 열차의 속도향상이 가능할 뿐만 아니라 동일 선로 상에서 궤도의 부담력을 최소화하면서 열차 종류에 상관없이 최고 속도 운행이 가능하며, 이에 따라 선로 용량 확대가 가능하고, 최소 캔트 적용이 가능하여 선로의 유지보수가 용이해질 수 있는, 급곡선부 열차 속도 향상을 위한 열차탈선 방지 장치 및 그 방법이 제공된다.

Description

급곡선부 열차 속도 향상을 위한 열차탈선 방지 장치 및 그 방법 {APPARATUS FOR PREVENTING DERAILMENT OF TRAIN FOR IMPROVING TRAIN VELOCITY AT STEEP CURVED RAIL, AND METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 열차탈선 방지 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 철도 급곡선부에서 열차의 감속 없이도 열차탈선을 방지할 수 있는 급곡선부 열차 속도 향상을 위한 열차탈선 방지 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
국내의 경우, 지형적인 특성상 철도는 열차가 연약지반을 통과할 때, 열차로부터 전가되는 동적하중에 의해 연약지반이 붕괴되어 우회하기 위한 급곡선 구간, 또는 전진 경로에 방해물이 존재하여 우회하기 위한 급곡선 구간 등을 구비하고 있다.
이때, 열차가 급곡선부를 통과할 때 원심력에 의하여 차량 바퀴(차륜)와 레일 간에 마찰저항 및 내궤와 외궤의 레일 길이의 차이로 인한 마찰이 발생한다.
이러한 저항을 총칭하여 곡선저항이라 한다. 이러한 곡선저항은 곡선반경, 캔트(Cant), 슬랙(Slack), 대차의 구조, 고정축간거리, 레일의 마찰 및 운전 속도 등에 따라 다르게 발생한다.
그러나 철도의 급곡선 구간은 열차 탈선의 주요 원인이 되는 문제를 안고 있다. 즉, 열차의 탈선 원인으로 여러 가지가 있을 수 있으나, 그 중 가장 큰 원인은 열차가 급곡선 구간을 통과할 때, 열차에 작용하는 원심력에 의해 열차가 철도 바깥쪽으로 튕겨져 나가는 탈선 사고가 발생할 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 급곡선 구간의 운행시 열차의 속도를 감속하거나, 급곡선 구간 레일의 구조를 개선하여 열차의 탈선을 막고 있다.
그러나 열차의 운행속도를 감속하는 것은 운전자에 의한 인위적인 방법이기 때문에 운전자가 안전속도로 판단하더라도 열차가 탈선할 수 있는 문제점이 있으며, 후자인 레일 구조에 있어서 어느 정도 열차의 탈선을 막을 수는 있겠지만, 자칫 열차가 탈선했을 경우, 이에 대한 아무런 대비가 없기 때문에 탈선된 열차가 전복되면서 그 충격력이 열차내 승객에게 그대로 전가되어 큰 인명 피해가 발생될 우려가 있다.
한편, 급곡선부에서 열차운행 시에는 곡선부의 외측방향으로 작용하는 원심력으로 인해 외측 레일에 과대한 하중이 걸리며, 열차의 탈선 및 전복 가능성이 발생할 수 있다. 이것을 방지하기 위하여 외측레일을 내측레일보다 높게 부설하는데 이 고저차를 캔트라 한다. 이때, 열차 속도 및 도상 종류에 최대 적절한 캔트를 설치함으로써 곡선구간의 열차의 운행 안정성 및 승차감을 확보하고 궤도에 주는 압력을 균등하게 할 수 있다.
또한, 캔트는 선로의 곡선반경과 직선구간을 운행하는 열차의 속도에 따라 정해지며 열차운행 시 차량에 가해지는 합력이 궤도의 중심을 통과하게 될 때의 속도를 평형속도라 하며, 평형속도를 위한 캔트량을 '평형캔트', '이론캔트' 또는 '균형캔트'라 한다.
도 1은 캔트가 설치된 곡선부에서 열차에 작용하는 힘을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 열차의 급곡선부 운행 시, 열차에 발생하는 원심력(F)과 중력방향으로 작용하는 열차무게(W)의 합력(L)이 궤간중심을 지나는 상태, 즉, 합력 L의 작용방향과 궤도중심과의 편심량 b가 "0"이 되도록 설정한 캔트(C)를 평형캔트라 한다. 여기서, F는 원심력, W는 열차의 무게, L은 F와 W의 합력, H는 레일면상에서 열차무게 중심까지 거리를 각각 나타낸다.
만일 캔트가 과다할 경우, 열차하중은 내측레일에 편기하여 내측레일에 손상을 크게 주며, 레일의 경사 및 궤간확대가 생기는 등 궤도틀림을 발생시켜 승차감을 나쁘게 한다. 또한, 캔트가 부족할 경우에는 열차하중이 원심력의 작용으로 외측레일에 편기하여 외측레일에 손상을 크게 하여 탈선위험을 초래할 수 있다.
여기서, 평형캔트는 동일차량으로 동일 속도로 운행 시 필요한 캔트량이며, 현재까지 국내라 간선철도는 여객전용선이나 화물전용선이 별도로 없어 여객열차와 화물열차 및 전동열차가 혼용 운행하고 있으므로, 유지보수관리 시에는 이를 고려한 적정한 캔트로 정해야 하며, 이때의 적절한 캔트를 '설정캔트'라 한다.
또한, 궤도 부설시 곡선반경에 맞게 캔트를 부설하면 긴급상황이 발생하여 열차가 곡선부에 정지 시 중심방향으로 기울어져 승차감이 나쁘게 되고, 승객들에게 전도위험 등 불안감을 조성할 수 있으며, 횡방향 강풍 발생 시 열차의 안정성 확보를 위하여 필요 캔트량(평형캔트량)보다 조금 작게 캔트를 부설하게 되는데, 이를 부족캔트라 한다.
전술한 바와 같이 기존 선로에서의 열차속도 향상 시 고려하여할 문제가 많이 있으며 그 중 곡선부에서의 열차 안정성 확보가 해결해야 할 가장 큰 문제이다. 즉, 기존 선로의 선형 변경 없이 열차속도 증속 시 곡선부에서의 캔트 부족량으로 인하여 열차의 안정성 저하가 발생하여 열차속도 증속에 한계가 발생할 수 있다.
한편, 선행 기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-674357호에는 "급커브구간 탈선방지 철도방호책 시설구조"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명한다.
도 2a 및 도 2b는 각각 종래의 기술에 따른 급커브구간 탈선방지 철도방호책 시설구조를 나타낸 사시도 및 시공 단면도이다.
도 2a 내지 도 2b를 참조하면, 종래의 기술에 따른 급커브구간 탈선방지 철도방호책 시설구조는, 철도 급커브 구간에 위치한 레일 중 바깥쪽 레일 주변을 따라 지면상에 일부 매설되는 형태로 등간격에 걸쳐 설치되는 방호채 지지말뚝(20)과, 상기 방호채 지지말뚝(20)에 설치되어 고정되는 가이드 플레이트(30)를 구비한다. 가이드 플레이트(30)는 그 전면에 철도 방향으로 길게 뻗은 적어도 두 개 이상의 가이드 레일(50)을 구비하며, 상기 각각의 가이드 레일(50) 상에는 충격흡수대(60)가 이 가이드 레일(50)을 따라 좌, 우로 이동가능하게 설치되어 열차 탈선직후, 이를 지지한 채 열차 진행 관성방향을 따라 열차와 함께 이동한다.
여기서, 방호책 지지말뚝(20)은 충분한 지지강성을 갖는 일반적인 H형 빔 또는 I형 빔이 이용될 수 있다.
가이드 플레이트(30)는 지지력 확보를 위해 소정의 두께를 가지며, 상기 방호책 지지말뚝(20) 상에 볼트를 통해 고정된다. 이러한 가이드 플레이트(30)에는 상기한 가이드 레일(50)이 레일 방향을 따라 길게 설치되어 있으며, 가이드 레일(50)은 가이드 플레이트 상에 적어도 두개 이상이 상하 이격되게 설치된다.
충격흡수대(60)는 상기 가이드 레일(50) 상에 슬라이딩 가능하게 설치되는 가이드구(61)와, 이러한 가이드구(61)를 감싸는 탄성을 갖는 재질의 완충재(62)로 이루어진다. 여기서, 상기 가이드구(61)는 LM가이드 블럭일 수 있다. 이 경우에, 상기 가이드구(61)는 가이드 레일 상에서 이 가이드 레일(50)을 따라 용이하게 좌우로 슬라이딩될 수 있다.
각각의 가이드 레일(50) 상에 상하 동일선상에 이격 배치되는 하나의 충격흡수대(60)와 다른 하나의 충격흡수대(60)는 인장 스프링(40)을 통해 상호 연결되어 연동되게 구성될 수 있다. 이 경우에, 열차가 탈선되려 할 때 상하로 배치된 복수개의 충격흡수대(60)가 동시에 움직이면서 열차를 지지하므로 열차에 가해지는 충격력을 최소화시키면서 동시에 탈선을 지연시킬 수 있다.
그러나 종래의 기술에 따른 급커브구간 탈선방지 철도방호책 시설구조의 경우, 열차의 탈선을 방지할 수 있지만, 열차가 급곡선부를 주행할 때 감속이 필요하다.
1) 대한민국 등록특허번호 제10-674357호(출원일: 2006년 10월 13일), 발명의 명칭: "급커브구간 탈선방지 철도방호책 시설구조" 2) 대한민국 등록특허번호 제10-426659호(출원일: 2000년 4월 24일), 발명의 명칭: "열차 탈선 방지용 가드 체결장치" 3) 대한민국 등록특허번호 제10-684349호(출원일: 2006년 8월 19일), 발명의 명칭: "철도 레일의 급커브 구간 안전장치" 4) 대한민국 등록특허번호 제10-593201호(출원일: 2005년 11월 2일), 발명의 명칭: "급커브 구간의 레일 지지 장치" 5) 대한민국 공개특허번호 제2011-89993호(공개일: 2011년 8월 10일), 발명의 명칭: "열차 탈선방지용 가드부 체결장치" 6) 대한민국 공개특허번호 제2012-37158호(출원일: 2012년 4월 19일), 발명의 명칭: "곡선구간에서의 철도차량 마찰소음 저감장치"
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 기존 선로의 선형변경 없이 급곡선부에서의 열차 속도향상 시 발생하는 외측방향의 초과 원심력을 열차에 부착한 원심력 전달부를 통하여 가이드웨이와 반력벽으로 전달함으로써 외측 방향으로의 열차 밀림 현상을 방지할 수 있는, 급곡선부 열차 속도 향상을 위한 열차탈선 방지 장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 기존 선로의 선형변경 없이 열차의 속도향상이 가능할 뿐만 아니라 동일 선로 상에서 궤도의 부담력을 최소화하면서 열차 종류에 상관없이 최고 속도 운행이 가능한, 급곡선부 열차 속도 향상을 위한 열차탈선 방지 장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 급곡선부 열차 속도 향상을 위한 열차탈선 방지 장치는, 철도 급곡선부를 운행하는 열차의 속도 향상 및 열차탈선을 방지하는 장치에 있어서, 열차의 대차 측면에 설치되어 열차가 철도 급곡선부를 운행시 열차에 작용하는 원심력을 전달하는 원심력 전달부; 상기 철도 급곡선부 측면에 이격되어 시공된 반력벽; 및 상기 반력벽 내측에 설치되어 상기 원심력 전달부가 전달하는 원심력을 상기 반력벽에 전달하는 가이드웨이(Guide-way)를 포함하되, 상기 열차는 상기 반력벽 및 가이드웨이에 의해 철도 급곡선부에서 감속 없이 외측 방향으로의 밀림이 방지되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 원심력 전달부는, 열차 대차의 측면에 설치되는 측면 지지대; 및 상기 가이드웨이를 따라 이동하도록 상기 측면 지지대의 단부에 설치되는 바퀴를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 원심력 전달부는, 열차 대차의 측면에 설치되는 측면 지지대, 및 상기 측면 지지대의 단부에 설치되는 전자석을 포함하고, 상기 원심력 전달부의 전자석에 대응하여 자기부상력을 제공하도록 상기 가이드웨이에 형성되는 폐루프 코일을 포함하며, 상기 원심력 전달부의 전자석과 상기 가이드웨이의 폐루프 코일 사이에 열차의 원심력에 상당하는 자기력을 이용한 부상력이 발생하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 철도 급곡선부에서 발생하는 스킬 소음 및 열차 소음에 대한 방음벽 기능을 수행하도록 상기 가이드웨이가 설치되는 범위 이외의 반력벽 내측에 설치되는 얇은 매트 형태의 흡음부재를 추가로 포함할 수 있다.
여기서, 상기 반력벽은 콘크리트 옹벽 형식으로 시공되고, 상기 반력벽은 상기 열차의 차창보다 낮은 위치에 설치될 수 있다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 급곡선부 열차 속도 향상을 위한 열차탈선 방지 방법은, a) 열차가 급곡선 구간에 진입하는 단계; b) 열차의 대차 측면에 설치된 원심력 전달부를 구동하는 단계; c) 반력벽에 설치된 가이드웨이에 상기 원심력 전달부를 정렬하는 단계; d) 상기 반력벽에 설치된 가이드웨이에 상기 열차에 작용하는 원심력을 전달하는 단계; 및 e) 열차가 급곡선 구간으로부터 진출시, 상기 원심력 전달부를 원래 위치로 복귀시키는 단계를 포함하되, 상기 열차는 상기 반력벽 및 가이드웨이에 의해 철도 급곡선부에서 감속 없이 외측 방향으로의 밀림이 방지되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 b) 단계의 원심력 전달부는 바퀴식 또는 자기부상식으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 c) 단계에서 가이드웨이가 설치되는 범위 이외의 반력벽 내측에 설치되는 얇은 매트 형태의 흡음부재가 설치되어, 상기 철도 급곡선부에서 발생하는 스킬 소음 및 열차 소음에 대한 방음벽 기능을 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 기존 선로의 선형변경 없이 급곡선부에서의 열차 속도향상 시 발생하는 외측방향의 초과 원심력을 열차에 부착한 원심력 전달부를 통하여 가이드웨이와 반력벽으로 전달함으로써 외측 방향으로의 열차 밀림 현상을 방지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 기존 선로의 선형변경 없이 열차의 속도향상이 가능할 뿐만 아니라 동일 선로 상에서 궤도의 부담력을 최소화하면서 열차 종류에 상관없이 최고 속도 운행이 가능하며, 이에 따라 선로 용량 확대가 가능하고, 최소 캔트 적용이 가능하여 선로의 유지보수가 용이해진다.
도 1은 캔트가 설치된 곡선부에서 열차에 작용하는 힘을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 각각 종래의 기술에 따른 급커브구간 탈선방지 철도방호책 시설구조를 나타낸 사시도 및 시공 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 급곡선부 열차 속도 향상을 위한 열차탈선 방지 장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 급곡선부 열차 속도 향상을 위한 열차탈선 방지 장치의 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 급곡선부 열차 속도 향상을 위한 열차탈선 방지 장치를 예시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 급곡선부 열차 속도 향상을 위한 열차탈선 방지 방법의 동작흐름도이다.
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 3은 본 발명의 실시예에 따른 급곡선부 열차 속도 향상을 위한 열차탈선 방지 장치를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 급곡선부 열차 속도 향상을 위한 열차탈선 방지 장치의 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 급곡선부 열차 속도 향상을 위한 열차탈선 방지 장치(100)는, 철도 급곡선부를 운행하는 열차의 속도 향상 및 열차탈선을 방지하는 장치로서, 원심력 전달부(110), 반력벽(120), 가이드웨이(Guide-way: 130) 및 대차(140)를 포함한다. 여기서, 상기 원심력 전달부(110)는 측면 지지대(111) 및 바퀴(112)를 포함할 수 있다.
원심력 전달부(110)는 열차(200)의 대차(140) 측면에 설치되어 열차(200)가 철도 급곡선부를 운행시 열차(200)에 작용하는 원심력을 전달한다.
구체적으로, 상기 원심력 전달부(110)의 측면 지지대(111)는 열차 대차(140)의 측면에 설치되고, 바퀴(112)는 상기 가이드웨이(130)를 따라 이동하도록 상기 측면 지지대(111)의 단부에 설치된다.
또한, 상기 원심력 전달부(110)는, 열차 대차(140)의 측면에 설치되는 측면 지지대(111), 및 상기 측면 지지대(111)의 단부에 설치되는 전자석(113)을 포함하고, 이때, 상기 원심력 전달부(110)의 전자석(113)에 대응하여 자기부상력을 제공하도록 상기 가이드웨이(130)에 형성되는 폐루프 코일(131)을 포함하며, 상기 원심력 전달부의 전자석(113)과 상기 가이드웨이의 폐루프 코일(131) 사이에 열차의 원심력에 상당하는 자기력을 이용한 부상력이 발생한다.
반력벽(120)은 상기 철도 급곡선부 측면에 이격되어 시공된다. 이때, 상기 반력벽(120)은 콘크리트 옹벽 형식으로 시공되고, 상기 반력벽(120)은 상기 열차(200)의 차창보다 낮은 위치에 설치될 수 있다. 즉, 낮은 방음벽 역할을 하는 반력벽(120)은 구조물의 높이가 낮음에도 불구하고 지나가는 열차(200)로 인해 발생하는 소음을 효율적으로 감소시킬 수 있다. 이때, 상기 반력벽(120)은 낮은 위치에 설치됨으로써 승객 및 인근 거주자들에게 트인 시야를 제공하고, 경관을 저해하지 않는다. 여기서, 상기 반력벽(120)은 콘크리트 옹벽 형식으로 시공될 수 있고, 초과 원심력을 감당할 수 있는 정도의 안정성을 확보하도록 시공된다.
가이드웨이(130)는 상기 반력벽 내측에 설치되어 상기 원심력 전달부(110)가 전달하는 원심력을 상기 반력벽(120)에 전달하며, 상기 가이드웨이(130)는 ㄷ자단면의 표면홈이 형성된 채널부재로 형성되도록 함으로서, 철도 급곡선부에서 반력벽에 설치된 가이드웨이의 ㄷ자단면의 표면홈에 상기 원심력 전달부의 측면 지지대(111) 단부가 삽입되어 정렬되도록 하게 된다.
이에 따라 상기 열차(200)는 상기 반력벽(120) 및 가이드웨이(130)에 의해 철도 급곡선부에서 감속 없이 외측 방향으로의 밀림이 방지될 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 철도 급곡선부에서 발생하는 스킬 소음 및 열차 소음에 대한 방음벽 기능을 수행하도록 상기 가이드웨이가 설치되는 범위 이외의 반력벽 내측에 설치되는 얇은 매트 형태의 흡음부재(150)를 추가로 포함할 수 있다. 즉, 가이드웨이(130)가 설치되는 범위 이외의 반력벽(120)에는 고유 입자 소재와 같은 얇은 매트 형태의 흡음부재(150)를 사용하여 급곡선부에서 발생하는 스킬 소음 및 열차 소음에 대한 낮은 방음벽 기능도 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 급곡선부 열차 속도 향상을 위한 열차탈선 방지 장치(100)에 따르면, 열차(200)의 고속운행 시, 곡선부에서 발생하는 원심력에 의해 발생할 수 있는 탈선 위험을 줄이기 위해 열차(200)의 대차(140) 부분에 원심력 전달부(110)를 설치하여 반력벽(120)에 설치되어 있는 가이드웨이(130)에 열차(200)에 작용하는 원심력을 전달함으로써 열차(200) 운행 시 급곡선부에서 감속 없이 운행이 가능하게 된다. 뿐만 아니라 기존 선로의 선형 변경 없이 캔트가 부족한 선로에서의 속도 향상이 가능해진다.
한편, 도 5a 및 도 5b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 급곡선부 열차 속도 향상을 위한 열차탈선 방지 장치를 예시하는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 원심력 전달부(100)는, 도 5a에 도시된 바와 같이, 바퀴식으로 구성되거나, 또는, 도 5b에 도시된 바와 같이, 자기력을 이용한 자기부상식으로도 구성할 수 있다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 자기부상식은 전자유도 부상지지 방식으로서 원심력 전달부(110)에 설치되어 있는 바퀴 대신에 전자석(113)을 설치하고, 가이드웨이(130) 부분을 확장하여 폐루프 코일(131)을 설치할 수 있다.
이에 따라 철도 급곡선부에서 원심력 전달부(110)가 반력벽(120) 방향으로 작용하면, 폐루프 코일(131)에 전자유도 작용으로 전류가 흘러 이것에 의해 자계가 발생하게 되고, 결과적으로, 상기 원심력 전달부(110)에 설치되어 있는 전자석(112)과 가이드웨이(130)의 폐루프 코일(131) 사이에 열차(200)의 원심력에 상당하는 자기력을 이용한 부상력(힘)이 발생하는 방식이다. 이때, 철도 급곡선부 운행시 발생하는 원심력만큼의 지지력이 필요하므로 충분한 부상력이 가능하게 된다.
한편, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 급곡선부 열차 속도 향상을 위한 열차탈선 방지 방법의 동작흐름도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 급곡선부 열차 속도 향상을 위한 열차탈선 방지 방법은, 먼저, 열차가 급곡선 구간에 진입하면(S110), 열차의 대차 측면에 설치된 원심력 전달부를 구동한다(S120). 여기서, 상기 원심력 전달부는 바퀴식 또는 자기부상식으로 형성될 수 있다.
다음으로, 반력벽에 설치된 가이드웨이에 상기 원심력 전달부를 정렬한다(S130). 여기서, 상기 반력벽은 콘크리트 옹벽 형식으로 시공되고, 상기 반력벽은 상기 열차의 차창보다 낮은 위치에 설치될 수 있다. 또한, 상기 가이드웨이가 설치되는 범위 이외의 반력벽 내측에 설치되는 얇은 매트 형태의 흡음부재가 설치되어, 상기 철도 급곡선부에서 발생하는 스킬 소음 및 열차 소음에 대한 방음벽 기능을 수행할 수 있다.
다음으로, 상기 반력벽에 설치된 가이드웨이에 상기 열차에 작용하는 원심력을 전달한다(S140).
다음으로, 열차가 급곡선 구간으로부터 진출시, 상기 원심력 전달부를 원래 위치로 복귀시킨다(S150).
이에 따라 상기 열차는 상기 반력벽 및 가이드웨이에 의해 철도 급곡선부에서 감속 없이 외측 방향으로의 밀림이 방지될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 급곡선부 열차 속도 향상을 위한 열차탈선 방지 장치의 경우, 기존 선로의 선형변경 없이 급곡선부에서의 열차(200)의 속도향상 시 발생하는 외측 방향의 초과 원심력을 열차(200)에 부착한 원심력 전달부(110)를 통하여 가이드웨이(130)와 반력벽(120)으로 전달함으로써 외측 방향으로의 열차(200) 밀림 현상을 방지할 수 있다.
이를 통하여 기존 선로의 선형변경 없이 열차의 속도향상이 가능할 뿐만 아니라 동일 선로 상에서 궤도의 부담력을 최소화하면서 열차 종류에 상관없이 최고 속도 운행이 가능하며, 이에 따라 선로 용량 확대가 가능하고, 최소 캔트 적용이 가능하여 선로의 유지보수가 용이해진다.
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.
100: 급곡선부 열차 속도 향상을 위한 열차탈선 방지 장치
110: 원심력 전달부
111: 측면 지지대
112: 바퀴
113: 전자석
120: 반력벽
130: 가이드웨이(Guide-way)
131: 폐루프 코일
140: 대차
150: 흡음부재
200: 열차

Claims (11)

  1. 철도 급곡선부를 운행하는 열차의 속도 향상 및 열차탈선을 방지하는 장치에 있어서,
    열차의 대차 측면에 설치되어 열차가 철도 급곡선부를 운행시 열차에 작용하는 원심력을 전달하며, 열차 대차의 측면에 설치되는 측면 지지대(111)를 포함하는 원심력 전달부(110);
    상기 철도 급곡선부 측면에 이격되어 시공된 반력벽(120); 및
    상기 반력벽 내측에 설치되어 상기 원심력 전달부가 전달하는 원심력을 상기 반력벽에 전달하는 가이드웨이(Guide-way,130)를 포함하되,
    상기 열차는 상기 반력벽 및 가이드웨이에 의해 철도 급곡선부에서 감속 없이 외측 방향으로의 밀림이 방지되며,
    상기 가이드웨이(130)는 ㄷ자단면의 표면홈이 형성된 채널부재로 형성되도록 함으로서, 철도 급곡선부에서 반력벽에 설치된 가이드웨이의 ㄷ자단면의 표면홈에 상기 원심력 전달부의 측면 지지대(111) 단부가 삽입되어 정렬되도록 하는 것을 특징으로 하는 급곡선부 열차 속도 향상을 위한 열차탈선 방지 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 원심력 전달부는,
    열차 대차의 측면에 설치되는 측면 지지대; 및
    상기 가이드웨이의 ㄷ자단면의 표면홈을 따라 이동하도록 상기 측면 지지대의 단부에 설치되는 바퀴를 포함하는 급곡선부 열차 속도 향상을 위한 열차탈선 방지 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 원심력 전달부는, 열차 대차의 측면에 설치되는 측면 지지대, 및 상기 가이드웨이의 ㄷ자단면의 표면홈을 따라 이동하도록 상기 측면 지지대의 단부에 설치되는 전자석을 포함하고,
    상기 원심력 전달부의 전자석에 대응하여 자기부상력을 제공하도록 상기 가이드웨이에 형성되는 폐루프 코일을 포함하며,
    상기 원심력 전달부의 전자석과 상기 가이드웨이의 폐루프 코일 사이에 열차의 원심력에 상당하는 자기력을 이용한 부상력이 발생하는 것을 특징으로 하는 급곡선부 열차 속도 향상을 위한 열차탈선 방지 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 철도 급곡선부에서 발생하는 스킬 소음 및 열차 소음에 대한 방음벽 기능을 수행하도록 상기 가이드웨이가 설치되는 범위 이외의 반력벽 내측에 설치되는 얇은 매트 형태의 흡음부재를 추가로 포함하는 급곡선부 열차 속도 향상을 위한 열차탈선 방지 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. a) 열차가 급곡선 구간에 진입하는 단계;
    b) 열차의 대차 측면에 설치된 원심력 전달부를 구동하는 단계;
    c) 반력벽에 설치된 가이드웨이에 상기 원심력 전달부를 정렬하는 단계;
    d) 상기 반력벽에 설치된 가이드웨이에 상기 열차에 작용하는 원심력을 전달하는 단계; 및
    e) 열차가 급곡선 구간으로부터 진출시, 상기 원심력 전달부를 원래 위치로 복귀시키는 단계를 포함하되,
    상기 열차는 상기 반력벽 및 가이드웨이에 의해 철도 급곡선부에서 감속 없이 외측 방향으로의 밀림이 방지되며,
    상기 원심력 전달부(110)는 열차의 대차 측면에 설치되어 열차가 철도 급곡선부를 운행시 열차에 작용하는 원심력을 전달하며, 열차 대차의 측면에 설치되는 측면 지지대(111)를 포함하여,
    상기 가이드웨이(130)는 ㄷ자단면의 표면홈이 형성된 채널부재로 형성되도록 함으로서, 철도 급곡선부에서 반력벽에 설치된 가이드웨이의 ㄷ자단면의 표면홈에 상기 원심력 전달부의 측면 지지대(111) 단부가 삽입되어 정렬되도록 하는 것을 특징으로 하는 급곡선부 열차 속도 향상을 위한 열차탈선 방지 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 b) 단계의 원심력 전달부는 바퀴식 또는 자기부상식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 급곡선부 열차 속도 향상을 위한 열차탈선 방지 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 c) 단계에서 가이드웨이가 설치되는 범위 이외의 반력벽 내측에 설치되는 얇은 매트 형태의 흡음부재가 설치되어, 상기 철도 급곡선부에서 발생하는 스킬 소음 및 열차 소음에 대한 방음벽 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 급곡선부 열차 속도 향상을 위한 열차탈선 방지 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
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