KR101596777B1 - 팬터그래프 장치 - Google Patents

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KR101596777B1
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조용현
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Abstract

팬터그래프 장치에 관한 발명이 개시된다. 개시된 팬터그래프 장치는, 전차선에 접하여 전차선으로부터 집전하는 집전부재와, 전동차에 결합되는 베이스부재와, 집전부재와 베이스부재 사이에 위치하여, 집전부재를 탄성 지지하는 복수 개의 탄성지지부를 포함하는 탄성지지부재와, 복수 개의 탄성지지부 중 하나 또는 두개 이상에 연결되며, 선택적으로 탄성지지부의 이동을 제한하는 고정부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

팬터그래프 장치{PANTOGRAPH DEVICE}
본 발명은 팬터그래프 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전동차의 주행상황에 따라 집전부재의 높이 및 탄성지지부재의 이동을 제어하는 팬터그래프 장치에 관한 것이다.
일반적인 전동차는 전기를 동력원으로 하며, 전력을 공급하는 전차선(電車線)으로부터 전동차의 지붕에 설치된 팬터그래프 장치 등을 통해 전력을 공급받는다.
전동차에 전력을 안정적으로 공급하기 위해서는 팬터그래프 장치의 집전판과 같은 집전부재와 전차선의 접촉을 안정적으로 유지해야 한다. 다만, 전동차와 함께 이동하는 팬터그래프 장치의 이동에 따라 집전부재가 전차선에서 이격되는 이선(離線)이 발생될 수 있다.
이선이 발생되면 전동차로의 전력 공급이 단절되어 전력수급 품질이 저하될 뿐만 아니라 아크 방전이 발생하여 전차선 또는 집전부재가 파손될 수 있다. 따라서 이선이 발생되지 않도록 전차선과 집전부재의 접촉상태를 유지하는 것이 필요하다.
일반적인 팬터크래프 장치는 집전부재와 전차선의 접촉을 유지하기 위하여 집전부재를 탄성 지지하지만, 고속선 구간과 기존선 구간을 주행하는 경우에서와 같이 전차선의 수직변위의 폭과, 전차선의 높이가 상이하고, 전동차의 주행속도 등이 다른 경우, 안전사고의 방지 및 전차선과의 원활한 접촉 등을 위하여 전동차의 주행을 중단하고 팬터그래프 장치의 탄성, 높이 등을 조절해야 하는 문제점이 있다.
본 발명의 배경 기술은, 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0136225호(2010.12.28 공개, 발명의 명칭: 전차선 이선형상 검출장치)에 게시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 전동차의 주행상황에 대응하여 집전부재의 높이와, 집전부재를 지지하는 탄성지지부의 이동을 조절하여 집전부와 전차선의 접촉을 양호하게 유지하는 팬터그래프 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 팬터그래프 장치는: 전차선에 접하여 상기 전차선으로부터 집전하는 집전부재; 전동차에 결합되는 베이스부재; 상기 집전부재와 상기 베이스부재 사이에 위치하여, 상기 집전부재를 탄성 지지하는 복수 개의 탄성지지부를 포함하는 탄성지지부재; 및 복수 개의 상기 탄성지지부 중 하나 또는 두개 이상에 연결되며, 선택적으로 상기 탄성지지부의 이동을 제한하는 고정부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 탄성지지부재는, 상기 집전부재와 상기 베이스부재 사이에 위치하며, 상기 집전부재를 탄성 지지하는 제1탄성지지부; 상기 제1탄성지지부와 상기 베이스부재 사이에 위치하며, 상기 제1탄성지지부를 탄성 지지하고, 상기 고정부재의 작동에 따라 이동이 제한되는 제2탄성지지부; 및 상기 제2탄성지지부와 상기 베이스부재 사이에 위치하여, 상기 제2탄성지지부를 탄성 지지하는 제3탄성지지부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제1탄성지지부는, 상기 집전부재가 이동 가능하게 삽입되는 제1탄성지지바디; 양단부가 각각 상기 집전부재와 상기 제1탄성지지바디에 접하여, 상기 집전부재를 탄성 지지하는 제1탄성부; 및 상기 제1탄성지지바디에서 돌출 형성되며, 상기 제2탄성지지부에 의하여 탄성 지지되는 제1탄성돌출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제2탄성지지부는, 상기 제1탄성지지부가 이동 가능하게 삽입되며, 상기 고정부재에 연결되어 상기 고정부재의 작동에 따라 이동이 제한되는 제2탄성지지바디; 및 양단부가 각각 상기 제1탄성지지부와 상기 제2탄성지지바디에 접하여, 상기 제1탄성지지부를 탄성 지지하는 제2탄성부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제2탄성지지바디는, 상기 제1탄성돌출부가 이동 가능하게 삽입되는 제2탄성지지상부; 및 상기 제2탄성지지상부와 결합되어, 상기 제2탄성지지상부, 상기 제1탄성돌출부와의 사이에 유압실을 형성하며, 상기 고정부재의 작동에 따라 이동이 제한되는 제2탄성 지지하부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 유압실은, 제1유로를 매개로 유체저장부와 연결되며, 제어부는 상기 전동차의 속도값에 기초하여 상기 제1유로를 통하여 유압실에 공급되는 유체의 양 또는 압력을 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제3탄성지지부는, 상기 베이스부재와 상기 제2탄성지지바디 사이에 위치하는 제3탄성지지바디; 상기 제3탄성지지바디와 상기 베이스부재를 연결하며, 신축 가능하게 구비되어, 상기 제3탄성지지바디의 높이를 조절하는 높이조절부; 및 양단부가 각각 상기 제2탄성지지바디와 상기 제3탄성지지바디 사이에 접하여, 상기 제2탄성지지바디를 탄성 지지하는 제3탄성부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 높이조절부는, 양단부가 각각 상기 베이스부재 및 상기 제3탄성지지바디에 결합되며, 신축 가능하게 구비되어 상기 제3탄성지지바디의 이동을 안내하는 접철부; 및 상기 제3탄성지지바디 및 상기 베이스부재를 연결하며, 상기 제3탄성지지바디를 승강시키는 높이조절기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 높이조절기는, 양단부가 각각 상기 제3탄성지지바디 및 상기 베이스부재에 회전 가능하게 결합되는 높이조절봉; 및 상기 높이조절봉과 상기 베이스부재에 신축 가능하게 결합되고, 상기 높이조절봉을 회전시켜 상기 제3탄성지지바디의 높이를 변경하는 높이조절구동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 높이조절구동부는, 제2유로를 통하여 상기 유체저장부와 연결되며, 상기 제어부가 상기 제2유로를 통하여 상기 높이조절구동부에 공급되는 유체의 양 또는 압력을 조절하여 상기 높이조절구동부를 신축하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 고정부재는, 상기 베이스부재에서 돌출 형성되며, 상기 제2탄성지지바디에 삽입되어, 상기 제2탄성지지바디의 이동을 안내하는 이동가이드부; 및 상기 제2탄성지지바디에 결합되며, 상기 이동가이드부에 선택적으로 접하여 상기 제2탄성지지바디의 이동을 제한하는 고정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 고정부는, 상기 이동가이드부의 일측에 위치하며, 이동 가능하게 구비되는 고정패드; 및 상기 제2탄성지지바디 및 상기 고정패드에 결합되며, 상기 고정패드를 상기 이동가이드부에 접하도록 이동시켜, 상기 제2탄성지지바디의 이동을 제한하는 고정구동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 팬터그래프 장치는, 상기 탄성지지부를 덮는 형상으로 형성되며, 상기 전동차의 진행방향을 향하는 면의 수평 단면이 상기 전동차의 진행방향으로 갈수록 좁아지도록 형성되는 하우징부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 팬터그래프 장치는, 전차선의 변위 폭, 전동차의 주행상황에 따라 집전부재의 높이와, 집전부재를 지지하는 탄성지지부 중 일부의 이동을 선택적으로 제한함으로써 전차선과의 접촉상태를 양호하게 유지한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 팬터그래프 장치가 장착된 상태를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 팬터그래프 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 팬터그래프 장치에서 고정부재가 작동하지 않은 상태에서의 탄성지지부의 질량 및 탄성계수를 개략적으로 표현한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 팬터그래프 장치에서 제2탄성지지부가 고정된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 팬터그래프 장치에서 고정부재가 작동하는 상태에서 탄성지지부의 질량 및 탄성계수를 계략적으로 표현한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 팬터그래프 장치에서 비상시 집전부재를 전차선과 이격시킨 상태를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 팬터그래프 장치의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 팬터그래프 장치가 장착된 상태를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 팬터그래프 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 팬터그래프 장치(1)는 집전부재(100), 베이스부재(200), 탄성지지부재(300) 및 고정부재(400)를 포함한다.
집전부재(100)는 전차선(10)에 접하여 전차선(10)으로부터 집전한다. 집전부재(100)는 상단부가 전차선(10)과 접하여 전차선(10)으로부터 전력을 전달받고, 션트리드(shunt lead)(미도시) 등을 통하여 전력이 전동차(20)에 전달되도록 한다.
본 실시예에서 집전부재(100)는 전차선(10)과의 원활한 접촉을 유지할 수 있도록 탄성지지부재(300)에 의하여 탄성 지지되며, 탄소, 구리 또는 철의 합금을 포함하여 이루어진다. 본 실시예에서 집전부재(100)는 집전부(110), 집전지지봉(130) 및 집전지지판(150)을 포함한다.
집전부(110)는 전차선(10)에 접하여 전력을 전달받는다. 집전지지봉(130)은 집전부(110)의 하측에 볼팅, 용접 등의 방식으로 결합되고, 집전부(110)의 하측으로 돌출 형성되며, 하단부는 탄성지지부재(300)에 이동 가능하게 삽입된다.
집전지지판(150)은 집전부(110)의 하단부에 결합되며, 탄성지지부재(300)의 내측에 수용되어 후술할 제1탄성부(313)에 의하여 탄성 지지된다.
베이스부재(200)는 전동차(20)에 결합되어 집전부재(100), 탄성지지부재(300) 및 고정부재(400)를 지지한다. 본 실시예에서 베이스부재(200)는 베이스부(210) 및 베이스절연부(230)를 포함한다.
베이스부(210)는 전동차(20)와 이격되어 위치하며, 상측에 탄성지지부재(300)가 결합된다. 본 실시예에서 베이스부(210)는 판 형상으로 형성되며, 금속 재질을 포함하여 이루어져 탄성지지부재(300) 및 후술할 하우징부재(500) 등을 지지한다.
베이스절연부(230)는 베이스부(210)와 전동차(20)를 연결하며, 절연체를 포함하여 이루어져, 베이스부(210)와 전동차(20)를 절연한다. 본 실시예에서 베이스절연부(230)는 애자로 예시되어 베이스부(210)와 전동차(20)를 이격시킴과 동시에 절연 지지한다.
탄성지지부재(300)는 집전부재(100)와 베이스부재(200) 사이에 개재되어, 집전부재(100)를 탄성 지지한다. 본 실시예에서 탄성지지부재(300)는 복수 개의 탄성지지부(310. 330, 350)를 포함한다. 탄성지지부(310. 330, 350)의 개수는 집전부재(100) 및 전동차(20)의 크기 등에 따라 달라질 수 있다.
본 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 탄성지지부재(300)가 제1탄성지지부(310), 제2탄성지지부(330) 및 제3탄성지지부(350)를 포함하는 것을 예로 들어 설명하지만 그 이상의 탄성지지부(310. 330, 350)를 포함하도록 변경하는 것도 가능함은 물론이다.
제1탄성지지부(310)는 집전부재(100)와 베이스부재(200) 사이에 위치하며, 집전부재(100)를 탄성 지지한다. 본 실시예에서 제1탄성지지부(310)는 제1탄성지지바디(311), 제1탄성부(313) 및 제1탄성돌출부(315)를 포함한다.
제1탄성지지바디(311)에는 집전부재(100)의 일단부, 구체적으로 집전지지봉(130)과 집전지지판(150)이 이동 가능하게 삽입된다. 본 실시예에서 제1탄성지지바디(311)는 내부에 공간이 마련되어 집전지지판(150)을 감싸는 형상으로 형성된다.
제1탄성지지바디(311)의 전동차(20)의 진행방향(도 2의 우측방향)을 향하는 면은, 베이스부(210)에 평행한 면에 의하여 형성되는 단면인 수평단면이 전동차(20)의 진행방향으로 진행하면서 좁아지는 형상으로 형성되어 전동차(20)의 운행 시 공기와의 마찰 및 소음의 발생을 줄인다.
제1탄성부(313)는 양단부가 각각 집전부재(100)와 제1탄성지지바디(311)에 접하여, 집전부재(100)를 탄성 지지한다. 본 실시예에서 제1탄성부(313)는 코일스프링으로 예시되며, 상단부는 집전지지판(150)의 하측에 접하며, 하단부는 제1탄성지지바디(311)에 접하도록 구비되어 집전부재(100)를 탄성 지지한다.
제1탄성돌출부(315)는 제1탄성지지바디(311)에서 돌출 형성되며, 제2탄성지지부(330)에 의하여 탄성 지지된다. 본 실시예에서 제1탄성돌출부(315)는 제1탄성돌출봉(316) 및 제1탄성돌출판(318)을 포함한다.
제1탄성돌출봉(316)은 제1탄성지지바디(311)의 하측으로 돌출 형성되어, 제2탄성지지부(330)에 이동 가능하게 삽입된다. 본 실시예에서 제1탄성돌출봉(316)은 제1탄성지지바디(311)와 볼팅, 용접 등의 방식으로 결합되거나 일체로서 형성되며 하단부가 제2탄성지지부(330)에 삽입된다.
제1탄성돌출판(318)은 제1탄성돌출봉(316)의 하단부에 결합되며, 판 형상으로 형성되어 제2탄성지지부(330)의 내측에 수용된다.
제2탄성지지부(330)는 제1탄성지지부(310)와 베이스부재(200) 사이에 위치하며, 제1탄성지지부(310)를 탄성 지지하고, 고정부재(400)의 작동에 따라 이동이 제한된다. 본 실시예에서 제2탄성지지부(330)는 제2탄성지지바디(331) 및 제2탄성부(338)를 포함한다.
제2탄성지지바디(331)에는 제1탄성돌출부(315)가 이동 가능하게 삽입되며, 고정부재(400)에 연결되어, 고정부재(400)의 작동에 따라 이동이 제한된다. 본 실시예에서 제2탄성지지바디(331)는 제2탄성지지상부(332) 및 제2탄성 지지하부(334)를 포함한다.
제2탄성지지상부(332)는 내측에 공간이 마련되어 제1탄성돌출봉(316)의 하단부 및 제1탄성돌출판(318)이 이동 가능하게 삽입된다. 본 실시예에서 제2탄성지지상부(332)는 대략 '∩' 형상으로 형성되며, 하측 개구부는 제2탄성 지지하부(334)에 의하여 덮인다.
제2탄성 지지하부(334)는 제2탄성지지상부(332)와 볼팅, 용접 등의 방식으로 결합되어 제2탄성지지상부(332)의 하측을 덮는다. 본 실시예에서 제2탄성 지지하부(334)는 제2탄성지지상부(332)와의 결합에 의하여 형성되는 공간인 유압실(335)에 연통되는 제1유로(31)가 형성되며, 제1유로(31)와 연결된 유체저장부(30)로부터 공기 등의 유체가 이동된다.
본 실시예에서 팬터그래프 장치(1)는 제1유로(31)를 통하여 유압실(335)에 공급되는 유체의 양, 압력 등을 조절하여, 제1탄성돌출판(318)을 상측으로 가압하는 방식으로 제1탄성지지부(310)가 집전부재(100)을 가압하는 힘, 또는 제1탄성지지부(310)의 높이 등을 조절할 수 있다.
제2탄성 지지하부(334)에는 상하 방향으로 관통 형성되는 가이드홀부(336)이 형성되어 후술할 이동가이드부(410)가 삽입된다. 이에 따라 제2탄성 지지하부(334)는 이동가이드부(410)의 길이 방향을 따라 이동하게 된다.
제2탄성부(338)는 양단부가 각각 제1탄성돌출부(315)와 제2탄성지지바디(331)에 접하여 제1탄성돌출부(315)를 탄성 지지한다. 본 실시예에서 제2탄성부(338)는 하단부가 제1탄성돌출판(318)의 상측에 접하며, 상단부가 제2탄성지지상부(332)에 접하도록 구비되어, 유압에 의하여 상측으로 가압되는 제1탄성돌출판(318)을 탄성 지지한다. 본 실시예에서 제2탄성부(338)는 코일스프링으로 예시된다.
제3탄성지지부(350)는 제2탄성지지부(330)와 베이스부재(200) 사이에 위치하며, 제2탄성지지부(330)를 탄성 지지한다. 본 실시예에서 제3탄성지지부(350)는 제3탄성지지바디(351), 높이조절부(353) 및 제3탄성부(359)를 포함한다.
제3탄성지지바디(351)는 베이스부재(200)와 제2탄성지지바디(331) 사이에 위치하며, 금속 재질을 포함하여 이루어지는 판 형상으로 구비되어, 제3탄성부(359)의 하단부를 지지한다.
높이조절부(353)는 제3탄성지지바디(351)와 베이스부재(200)를 연결하며, 신축 가능하게 구비되어 제3탄성지지바디(351)의 높이를 조절한다. 본 실시예에서 높이조절부(353)는 접철부(354)와 높이조절기(356)를 포함한다.
접철부(354)는, 양단부가 힌지 결합되어 상호 회전 가능하게 결합되는 복수 개의 접철프레임(355)을 포함하여, 신축 가능하게 구비된다. 접철부(354)는 상단부가 제3탄성지지바디(351)에 결합되고, 타단부가 베이스부재(200)에 결합되며, 높이조절기(356)에 의하여 신축되어 제3탄성지지바디(351)의 이동을 안내한다.
높이조절기(356)는 제3탄성지지바디(351)와 베이스부재(200)를 연결하며, 유압 등의 동력을 이용하여 제3탄성지지바디(351)를 승강시킨다. 본 실시예에서 높이조절기(356)는 높이조절봉(357) 과 높이조절구동부(358)를 포함한다.
높이조절봉(357)은 금속 재질을 포함하여 이루어지는 봉 형상으로 형성되고, 양단부가 각각 제3탄성지지바디(351)와 베이스부재(200)에 회전 가능하게 결합된다.
높이조절구동부(358)는 양단부가 각각 베이스부재(200)와 높이조절봉(357)에 결합된 상태에서 신축되어 높이조절봉(357)을 회전시킴으로써 제3탄성지지바디(351)를 승강시킨다.
본 실시예에서 높이조절구동부(358)는 유압실린더로 예시되며, 유체저장부(30)와 제2유로(33)를 통하여 연결된다.
제3탄성부(359)는 양단부가 각각 제2탄성지지바디(331)와 제3탄성지지바디(351) 사이에 접하여, 제2탄성지지바디(331)를 탄성 지지한다. 본 실시예에서 제3탄성부(359)는 코일스프링으로 예시되며, 상단부는 제2탄성지지바디(331)에 접하며 하단부는 제3탄성지지바디(351)에 접하여 제2탄성지지바디(331)를 탄성 지지한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 팬터그래프 장치에서 고정부재가 작동하지 않은 상태에서의 탄성지지부의 질량 및 탄성계수를 개략적으로 표현한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 팬터그래프 장치에서 제2탄성지지부가 고정된 상태를 나타내는 단면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 팬터그래프 장치에서 고정부재가 작동하는 상태에서 탄성지지부의 질량 및 탄성계수를 계략적으로 표현한 도면이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 고정부재(400)는 복수 개의 탄성지지부(310, 330, 350) 중 하나 이상에 연결되며, 선택적으로 탄성지지부(310, 330, 350)의 이동을 제한한다. 본 실시예에서 고정부재(400)는 이동가이드부(410) 및 고정부(430)를 포함한다.
이동가이드부(410)는 베이스부재(200)에서 상측으로 돌출 형성되며, 제2탄성지지바디(331)의 가이드홀부(336)에 삽입되어, 제2탄성지지바디(331)의 이동을 안내한다.
고정부(430)는 제2탄성지지바디(331)에 결합되며 이동가이드부(410)에 선택적으로 밀착되어 제2탄성지지바디(331)의 이동을 제한한다. 본 실시예에서 고정부(430)는 고정패드(431)와 고정구동부(433)를 포함한다.
고정패드(431)는 이동가이드부(410)와 이격되어 위치하며, 내주면에 마찰패드(미도시) 등이 구비되고, 고정구동부(433)에 의하여 이동가이드부(410)에 밀착되어 마찰력을 발생시킨다.
고정구동부(433)는 제2탄성지지바디(331)에 볼팅, 용접 등의 방식으로 결합되며, 작동에 따라 고정패드(431)를 이동가이드부(410)에 밀착시켜 제2탄성지지바디(331)의 이동을 제한한다. 본 실시예에서 고정구동부(433)는 유체저장부(30)와 제3유로(35)에 의하여 연결되어 유압이 입력되는 유압실린더로 예시된다.
본 실시예에서 팬터그래프 장치(1)는 하우징부재(500)를 더 포함한다. 하우징부재(500)는 탄성지지부재(300)를 덮는 형상으로 형성되며, 전동차(20)의 진행방향을 향하는 면의 수평단면은 전동차(20)의 진행방향으로 진행하면서 좁아지는 형상으로 구비되어 전차선(10)의 고속 운행에 따른 공기 저항 및 소음의 발생을 저감한다.
또한, 본 실시예에서 하우징부재(500)와 제1탄성지지부(310) 사이에는 양단부가 각각 제1탄성지지바디(311)의 하부 및 하우징부재(500)의 상부에 결합되고, 복수 개의 관형 연결부(610)가 각각의 연결부(610)에 돌출 형성되는 걸림턱(611)에 걸리도록 구비되는 연결하우징(600)가 구비된다.
본 실시예에서 연결하우징(600)은 복수개의 연결부(610)를 포함한다. 연결부(610)는 제1탄성돌출부(315)를 둘러싸는 형상으로 복수 개 구비되며, 최상단 연결부(610)는 제1탄성지지바디(311)에 결합되고, 최하단 연결부(610)는 하우징부재(500)에 결합되며, 상호 걸림턱(611) 등에 의하여 연동하게 구비되어, 하우징부재(500)의 내측으로 이물질이 유입 및 소음의 발생을 방지하고, 제1탄성돌출부(315) 등의 이동을 안내하며, 션트리드 등이 장착되어 집전된 전류의 이동을 안내한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 팬터그래프 장치(1)의 작동원리 및 효과를 설명하면 다음과 같다.
전동차(20)가 기존선 구간을 운행하는 경우 등과 같이 전차선(10)의 수직변위 폭이 크고, 전동차(20)의 이동속도가 고속선 대비 느리며, 전차선(10)의 높이가 높은 경우에는, 집전부재(100)의 변위폭을 크게 구현하기 위하여 제1탄성지지부(310), 제2탄성지지부(330) 및 제3탄성지지부(350)의 이동을 모두 가능하게 한다.
즉, 본 실시예에서 제어부(40)는 전동차(20)가 기존선 구간을 운행하는 경우, 고정패드(431)가 이동가이드부(410)에서 이격되도록 고정구동부(433)를 구동시켜, 제2탄성지지부(330)의 이동을 가능하게 한다.
제2탄성지지부(330)의 이동이 가능하게 된 상태에서, 제어부(40)는 높이조절구동부(358)의 길이가 신장되도록 하여 높이조절봉(357)을 시계 방향으로 회전시키면, 제3탄성지지바디(351)의 높이가 상측으로 이동하게 되며, 결국 집전부재(100)가 상측으로 이동하여 전차선(10)의 높이 상승에 대응한다.
또한, 제어부(40)는 유압실(335)의 압력을 조절하여 집전부재(100)가 전차선(10)을 상측으로 가압하는 힘을 조절할 수 있다. 즉, 제어부(40)는 속도센서, 위치센서 등에서 측정한 속도값 또는 위치값 등에 근거하여 유압실(335)의 압력(P(S))을 해당 속도값 또는 위치값에 맞추어 조절할 수 있는데, 전차선(10)과의 이선을 방지하기 위해서는 속도(S)가 증가할수록 집전부재(100)가 전차선(10)을 상압하는 힘이 증대될 필요가 있으므로 제어부(40)가 제2유로(33)를 통하여 유압실(335)에 공급되는 유체의 압력(P(S)) 등을 조절하여 유압실(335)의 제1탄성지지바디(311)를 상압하는 힘(F(S)=P(S)A(S), 여기서 A(S)는 제1탄성지지바디(311)의 하측면 면적)을 속도(S)에 대응하여 조절한다.
이러한 동작을 통하여 팬터그래프 장치(1)는 집전부재(100), 제1탄성지지부(310) 및 제2탄성지지부(330)가 제1탄성부, 제2탄성부(338) 및 제3탄성부(359)에 의하여 탄성 지지되면서 전차선(10)과의 접촉을 유지하게 된다.
반면, 전동차(20)가 대략 시속 300km/h 이상으로 주행하는 고속선 구간에서는 일반적으로 기존선에 비하여 전차선(10)의 높이가 낮으며, 전차선(10)의 수직변위가 작고, 전동차(20)의 속도가 기존선 구간에 비하여 빠르다.
따라서 기존선 구간에서 고속선 구간으로 주행환경이 변동되는 경우, 집전부재(100)의 높이를 낮추고, 동하중으로 작용하는 복수 개의 탄성지지부(310, 330, 350) 중 일부를 고정하며, 집전부재(100)를 상측으로 가압하는 힘을 증대시킬 필요가 있다.
우선, 본 실시예에서의 팬터그래프 장치(1)는 고속선에서의 전차선(10)의 높이가 낮아진 것에 대응하기 위하여 높이조절부(353)가 작동하여 제3탄성지지바디(351)의 높이를 낮춘다.
제어부(40)는 속도센서 또는 위치센서 등에서 측정한 값을 기초로 고속선 구간에 진입하였음을 판단하거나, 기관사의 수동 조작에 따른 신호가 입력되는 경우, 높이조절구동부(358)의 길이를 단축시켜 높이조절봉(357)을 반 시계 방향으로 회전시킨다.
높이조절봉(357)이 반 시계 방향으로 회전되면, 제3탄성지지바디(351)의 높이가 하강하며, 이에 따라 제2탄성지지부(330) 등의 높이가 낮아지게 되고, 결국 집전부재(100)의 높이가 낮아진다.
본 실시예에서 팬터그래프 장치(1)는 제2탄성지지부(330)를 고정하여, 제2탄성지지부(330)가 동하중으로 작용하는 것을 방지하고, 집전부재(100) 및 제1탄성지지부(310) 만을 이동 가능하게 하여 동하중의 개수를 줄인다.
제2탄성지지부(330)의 이동을 제한하여 동하중을 줄이는 것과 더불어, 본 실시예에서 팬터그래프 장치(1)는 유압실(335) 내부의 압력을 상승시켜 제1탄성지지부(310)와 집전부재(100)를 상측으로 가압시키는 힘을 증대시키는 것도 가능하다.
이러한 유압실(335) 내부의 압력은 상술한 바와 같이 속도의 함수값에 해당하며, 제어부(40)가 기입력된 속도에 대한 유압실(335)의 압력 값을 기초로 유압실(335)에 공급되는 유체의 양, 압력 등을 조절함으로써 유압실(335) 내부의 압력을 조절한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 팬터그래프 장치에서 비상시 집전부재를 전차선과 이격시킨 상태를 나타내는 도면이다. 도 6을 참조하면, 본 실시예에서 팬터그래프 장치(1)는 단선, 전력계통의 이상, 전동차(20)의 고장 등과 같은 비상상황시 필요에 따라 집전부재(100)를 전차선(10)에서 이격시킬 수 있다.
즉, 제어부(40)가 제1유로(31), 제2유로(33) 및 제3유로(35)를 통하여 공급되는 유체의 압력을 일시에 떨어트리는 경우, 유압실(335)의 압력이 떨어지면서 집전부재(100)와 제1탄성지지부(310)가 하측으로 이동하고, 고정패드(431)가 이동가이드부(410)에서 이격되어 제2탄성지지부(330)의 이동 제한이 해제되며, 제3탄성지지바디(351)가 하강하여 집전부재(100)가 전차선(10)에서 신속하게 이격되도록 한다.
이로써, 본 실시예에서의 팬터그래프 장치(1)는, 전차선(10)의 변위 폭, 전동차(20)의 주행상황에 따라 집전부재(100)의 높이 및 집전부재(100)를 지지하는 탄성지지부(310, 330, 350) 중 일부의 이동을 선택적으로 제한함으로써 전차선(10)과의 접촉상태를 양호하게 유지한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1: 팬터그래프 장치 10: 전차선
20: 전동차 30: 유체저장부
31: 제1유로 33: 제2유로
35: 제3유로 40: 제어부
100: 집전부재 110: 집전부
130: 집전지지봉 150: 집전지지판
200: 베이스부재 210: 베이스부
230: 베이스절연부 300: 탄성지지부재
310: 제1탄성지지부 311: 제1탄성지지바디
313: 제1탄성부 315: 제1탄성돌출부
316: 제1탄성돌출봉 318: 제1탄성돌출판
330: 제2탄성지지부 331: 제2탄성지지바디
332: 제2탄성지지상부 334: 제2탄성 지지하부
335: 유압실 336: 가이드홀부
338: 제2탄성부 350: 제3탄성지지부
351: 제3탄성지지바디 353: 높이조절부
354: 접철부 355: 접철프레임
356: 높이조절기 357: 높이조절봉
358: 높이조절구동부 359: 제3탄성부
400: 고정부재 410: 이동가이드부
430: 고정부 431: 고정패드
433: 고정구동부 500: 하우징부재
600: 연결하우징 610: 연결부
611: 걸림턱

Claims (13)

  1. 전차선에 접하여 상기 전차선으로부터 집전하는 집전부재;
    전동차에 결합되는 베이스부재;
    상기 집전부재와 상기 베이스부재 사이에 위치하여, 상기 집전부재를 탄성 지지하는 복수 개의 탄성지지부를 포함하는 탄성지지부재; 및
    복수 개의 상기 탄성지지부 중 하나 이상에 연결되며, 선택적으로 상기 탄성지지부의 이동을 제한하는 고정부재;를 포함하고,
    상기 탄성지지부재는,
    상기 집전부재와 상기 베이스부재 사이에 위치하며, 상기 집전부재를 탄성 지지하는 제1탄성지지부;
    상기 제1탄성지지부와 상기 베이스부재 사이에 위치하며, 상기 제1탄성지지부를 탄성 지지하고, 상기 고정부재의 작동에 따라 이동이 제한되는 제2탄성지지부; 및
    상기 제2탄성지지부와 상기 베이스부재 사이에 위치하여, 상기 제2탄성지지부를 탄성 지지하는 제3탄성지지부;를 포함하며,
    상기 제1탄성지지부는,
    상기 집전부재가 이동 가능하게 삽입되는 제1탄성지지바디;
    양단부가 각각 상기 집전부재와 상기 제1탄성지지바디에 접하여, 상기 집전부재를 탄성 지지하는 제1탄성부; 및
    상기 제1탄성지지바디에서 돌출 형성되며, 상기 제2탄성지지부에 의하여 탄성 지지되는 제1탄성돌출부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬터그래프 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제2탄성지지부는,
    상기 제1탄성지지부가 이동 가능하게 삽입되며, 상기 고정부재에 연결되어 상기 고정부재의 작동에 따라 이동이 제한되는 제2탄성지지바디; 및
    양단부가 각각 상기 제1탄성지지부와 상기 제2탄성지지바디에 접하여, 상기 제1탄성지지부를 탄성 지지하는 제2탄성부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬터그래프 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제2탄성지지바디는,
    상기 제1탄성돌출부가 이동 가능하게 삽입되는 제2탄성지지상부; 및
    상기 제2탄성지지상부와 결합되어, 상기 제2탄성지지상부, 상기 제1탄성돌출부와의 사이에 유압실을 형성하며, 상기 고정부재의 작동에 따라 이동이 제한되는 제2탄성 지지하부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬터그래프 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 유압실은, 제1유로를 매개로 유체저장부와 연결되며,
    제어부는 상기 전동차의 속도값에 기초하여 상기 제1유로를 통하여 상기 유압실에 공급되는 유체의 양 또는 압력을 조절하는 것을 특징으로 하는 팬터그래프 장치.
  7. 제 4항에 있어서, 상기 제3탄성지지부는,
    상기 베이스부재와 상기 제2탄성지지바디 사이에 위치하는 제3탄성지지바디;
    상기 제3탄성지지바디와 상기 베이스부재를 연결하며, 신축 가능하게 구비되어, 상기 제3탄성지지바디의 높이를 조절하는 높이조절부; 및
    양단부가 각각 상기 제2탄성지지바디와 상기 제3탄성지지바디 사이에 접하여, 상기 제2탄성지지바디를 탄성 지지하는 제3탄성부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬터그래프 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 높이조절부는,
    양단부가 각각 상기 베이스부재 및 상기 제3탄성지지바디에 결합되며, 신축 가능하게 구비되어 상기 제3탄성지지바디의 이동을 안내하는 접철부; 및
    상기 제3탄성지지바디 및 상기 베이스부재를 연결하며, 상기 제3탄성지지바디를 승강시키는 높이조절기;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬터그래프 장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 높이조절기는,
    양단부가 각각 상기 제3탄성지지바디 및 상기 베이스부재에 회전 가능하게 결합되는 높이조절봉; 및
    상기 높이조절봉과 상기 베이스부재에 신축 가능하게 결합되고, 상기 높이조절봉을 회전시켜 상기 제3탄성지지바디의 높이를 변경하는 높이조절구동부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬터그래프 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 높이조절구동부는, 제2유로를 매개로 유체저장부와 연결되며,
    제어부가 상기 제2유로를 통하여 상기 높이조절구동부에 공급되는 유체의 양 또는 압력을 조절하여 상기 높이조절구동부를 신축하는 것을 특징으로 하는 팬터그래프 장치.
  11. 제 4항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정부재는,
    상기 베이스부재에서 돌출 형성되며, 상기 제2탄성지지바디에 삽입되어, 상기 제2탄성지지바디의 이동을 안내하는 이동가이드부; 및
    상기 제2탄성지지바디에 결합되며, 상기 이동가이드부에 선택적으로 접하여 상기 제2탄성지지바디의 이동을 제한하는 고정부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬터그래프 장치.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 고정부는,
    상기 이동가이드부의 일측에 위치하며, 이동 가능하게 구비되는 고정패드; 및
    상기 제2탄성지지바디 및 상기 고정패드에 결합되며, 상기 고정패드를 상기 이동가이드부에 접하도록 이동시켜, 상기 제2탄성지지바디의 이동을 제한하는 고정구동부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬터그래프 장치.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 탄성지지부를 덮는 형상으로 형성되며, 상기 전동차의 진행방향을 향하는 면의 수평 단면이 상기 전동차의 진행방향으로 갈수록 좁아지도록 형성되는 하우징부재;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 팬터그래프 장치.



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