KR101743574B1

KR101743574B1 - 리니어 모터에 의한 입환장치

Info

Publication number: KR101743574B1
Application number: KR1020150148884A
Authority: KR
Inventors: 김명룡; 이병송; 정신명; 이준호; 이수길; 백제훈; 이승환; 이경표
Original assignee: 한국철도기술연구원
Priority date: 2015-10-26
Filing date: 2015-10-26
Publication date: 2017-06-07
Also published as: KR20170048661A

Abstract

본 발명은 정비 중 이거나 동력이 없는 객차 또는 화차와 같은 철도차량(60)을 견인시키는 차량으로 철도 선로 분기부를 통과할 수 있으며, 다른 철도차량의 진행을 방해하지 않는 입환장치(10)에 관한 것으로, 궤도(50)와 접촉되는 차륜(30)이 구비되는 이동체(20)와; 상기 이동체(20)에 설치되는 계자부(22)와; 상기 궤도(50) 양측에 설치되어 상기 이동체(20)를 추진시키는 전기자부(52)와; 상기 전기자부(52)에 전력을 공급하는 전력 공급부; 및 상기 이동체(20)와 철도차량(60)을 연결시키는 링크수단(41)과, 링크수단(41)을 상, 하로 가변시키는 승강암(44)과, 승강암(44)을 구동시키는 구동수단(46) 및, 승강암(44)과 구동수단(46)을 지지하는 지지 프레임(24)으로 이루어지며, 상기 이동체(20)의 끝단에 결합되는 연결부(40)를 포함하되, 상기 이동체(20)는 열차대차의 저면보다 낮게 형성되며 차륜(30)은 상기 궤도(50)로부터 분리 되어 이동체(20)의 측면으로 수납 가능한 것을 특징으로 한다.

Description

리니어 모터에 의한 입환장치{SHUNTING DEVICE USING LINEAR MOTOR}

본 발명은 정비 중 이거나 동력이 없는 객차 또는 화차와 같은 철도차량을 견인시키는 차량으로 철도 선로 분기부를 견인하여 통과할 수 있으며, 다른 철도차량의 진행을 방해하지 않는 입환장치에 관한 것이다.

철도차량을 일정기간 사용하게 되면 정비공장에 입고하여 정비점검을 받아야 한다.동력장치가 구비된 동력차의 경우 스스로 정비공장으로 이동할 수 있지만, 고장난 동력차, 동력이 없는 객차나 화차는 다른 동력차의 도움을 받아 이동해야 한다. 정비공장뿐만 아니라 다른 장소로 이동할 시에도 다른 동력차가 견인해 주어야 하는데 이때 사용되는 철도차량을 입환차량 또는 입환장치라고 한다.

일반적으로 동력차와 비슷한 형태의 입환장치가 입환시킬 철도차량과 연결하여 견인하였지만, 자체 동력장치가 구비된 입환장치의 경우 항상 궤도를 점유하고 있어 운행하지 않는 경우에는 다른 차량의 통행에 지장을 주게 된다.

또 다른 견인 방법으로는 로프를 철도차량을 직접 연결하였으나, 분기부가 있는 곳에서는 통과가 불가능해 사용할 수 없어 특정 선로의 일부 구간에만 사용했다.

이러한 문제점을 극복하기 위한 종래기술로서, 철도를 항상 점유하지 않고 철도차량을 이동시키는 입환장치가 제안되어 있다.

예를 들어, 등록특허공보 제10-0914760호(등록일자:2009.08.24.)는 입환장치의 일환으로 레일을 따라 이동할 수 있는 휠이 구비되어 있으며, 연결고리를 통해 철도차량과 연결되어 견인하거나 밀어낼 수 있도록 하는 환충수단이 구비된 다용도 견인차가 제안되어 있다.

하지만 본 제안기술은 전용 철도차량이 아닌 특수 차량에 레일용 휠을 더 구비하여 철도차량을 견인하기 때문에 화물이 가득 실린 화차나 열차가 길게 연결된 철도차량을 견인하기에는 그 힘이 다소 부족하다는 단점이 있다.

등록특허공보 제10-0914760호(등록일자:2009.08.24.)

본 발명은 이러한 종래기술의 입환차량을 개선하여 사용이 편리한 리니어 모터를 이용한 입환장치를 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 철도차량이 통과할 수 있는 높이로 구성된 입환장치를 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 궤도를 점유하지 않도록 차륜을 수납할 수 있도록 하는 입환장치를 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 별도의 연료공급이 필요 없는 리니어 추진 방식을 이용한 입환장치를 제공하고자 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 입환장치는 궤도와 접촉되는 차륜이 구비되는 이동체와; 상기 이동체에 설치되는 계자부와; 상기 궤도 양측에 설치되어 상기 이동체를 추진시키는 전기자부와; 상기 전기자부에 전력을 공급하는 전력 공급부; 및 철도차량을 연결하는 링크수단과 상기 링크수단을 상, 하로 가변시키는 승강암과 상기 승강암을 구동시키는 구동수단 및 지지 프레임으로 이루어지며, 상기 이동체의 끝단에 결합되는 연결부를 포함하되, 상기 이동체는 열차대차의 저면보다 낮게 형성되며 차륜은 상기 궤도로부터 분리 가능하게 이동체의 측면으로 수납되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 차륜 직경은 상기 이동체 높이보다 크되, 이동체 높이에 근접하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 이동체와 차륜을 연결하는 차축은 적어도 하나 이상의 힌지관절을 가지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 이동체는 힌지관절을 회동시키는 회동수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 이동체는 차륜을 이동체 측으로 수납시키는 유압실린더를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 연결부는 이동체의 길이방향 양측에 위치하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 연결부는 승강암과 구동수단 및 양단의 지지프레임이 각각 힌지 결합되는 가변 지지암으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 승강암은 힌지관절을 가지며 상기 힌지관절을 구동수단이 전진시킴으로서 힌지관절이 펼쳐지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 가변 지지암이 직립될 때까지 상기 승강암을 가변시키는 구동수단을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 리니어 모터를 이용한 입환장치는 차륜을 차내에 수납하여 철도차량의 이동에 방해되지 않도록 하는데 효과가 있다.

본 발명은 궤도를 점유하지 않도록 차륜의 수납이 가능하며 차륜을 펴면 궤도 위에 안착되는 효과가 있다.

본 발명은 연결부의 상, 하 운동이 가능해 철도차량을 입환할 경우에는 연결부가 상승하고, 입환작업이 완료되면 연결부를 하강시켜 이동체 내에 수납되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 리니어 모터에 의한 입환장치의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 입환장치의 차륜이 회동하는 모습,
도 3은 본 발명에 따른 차륜 수납방식의 또 다른 예,
도 4는 본 발명에 따른 입환장치의 연결부에 대한 부분 확대도,
도 5는 본 발명에 따른 견인될 철도차량이 입환장치에 접근하여 연결되는 모습.

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1을 참고하면, 리니어 모터에 의한 입환장치의 사시도이다.

리니어 모터의 구동으로 이동하는 판상형의 이동체(20) 하단에 길이방향으로 자계를 발생시키는 계자부(22)가 마련되어 있으며, 상기 이동체(20)의 양 측으로 복수개의 차륜(30)이 위치하고 있다.

상기 이동체(20)의 끝단에는 입환 대상의 철도차량(60)을 견인할 수 있는 연결부(40)가 위치하고 있으며, 평상시에는 이동체(20)와 같은 높이로 수납되는 형태의 가변되는 구조로 이루어져 있다.

이동체(20)에 마련된 차륜(30)은 이동체(20)의 높이에 근접한 크기의 직경으로 구성되어 있으며, 상기 차축(30)은 제1 힌지관절(34)로 이루어져 있어 상황에 따라 차륜(30)을 이동체(20) 쪽으로 수납할 수 있도록 구성되어 있다. 따라서 상기 차륜(30)이 궤도를 오르내릴 때, 지면으로부터 이동체(20)의 높이 변화는 거의 없으며(지면으로부터 궤도 위에 위치한 입환장치의 높이는 약 4mm) 위치 이동시 발생하는 충격량도 매우 적다.

차륜(30)이 위치하는 궤도(50)에는 전기자부(52)가 설치되며, 전기자부(52)는 궤도(50)의 길이 방향으로 일정 구간마다 꼬임이 형성된다. 여기서 이동체(20)의 추진을 위하여 전기자부(52)로 하여금 자계를 형성시키도록 전기자부(52)에 전력을 공급하는 전력변환장치(미도시)가 구비된다.

상기 이동체(20)에 구비된 계자부(22)는 영구자석이나 초전도자석으로 구비되어 있고, 이는 모듈화로 설치되어 있어 교체 또는 수리가 간단하여 유지 및 관리가 용이하다.

도 2를 참고하면, 입환장치의 차륜이 회동하는 모습이다.

철도차량(60)이 지나갈 수 없게 궤도(50)를 상기 입환장치(10)가 점유하고 있거나 본 입환장치(10)의 사용이 완료되었을 경우, 철도차량(60)의 진행 흐름에 방해가 되지 않도록 궤도(50) 위에 안착하고 있는 입환장치(10)를 차륜(30)의 이동체(20) 내부로 수납시켜 이동체(20)가 지면으로 하강시킨다.

다음은 상기 차륜(30)을 수납하는 과정 및 그에 따른 구조에 대한 내용이다.

이동체(20)와 차륜(30)을 연결하는 차축(32)은 적어도 하나의 제1 힌지관절(34)로 구성되어 있으며, 이동체(20)의 측단부에 위치하는 회동수단(36)에 의해 차륜(30)을 수납하거나 펼 수 있다. 한편 상기 차륜(30)은 일반적인 형상의 바퀴가 아닌 궤도와 직접 접하는 면이 원뿔의 옆면처럼 경사진 형태를 취하고 있어, 차륜(30)이 회동할 경우 다른 별도의 장치 도움 없이 궤도(50)를 타고 안착하거나 탈락하기 용이하도록 되어있다.

상기 차륜(30)의 회동을 가능하게 하는 회동수단(36)은 유압 실린더로 상기 회동수단(36)이 차축(32)과 연결되어 있어 작동에 따라 차륜(32)이 펼쳐지거나 접혀진다. 상기 회동수단(36)이 상승하게 되면 차축(32)이 차륜(30)을 밖으로 밀게 되어 수납되어 있던 차륜(30)이 펼쳐지면서 궤도(50)를 타고 위로 안착하게 되며, 반대로 회동수단(36)이 수축하게 되면 차륜(30)이 이동체(20) 쪽으로 수납되면서 궤도(50)를 타고 지면으로 내려오게 된다.

이동체(20)에는 배터리(미도시)가 구비되어 있어 차륜(30)을 회동시키는데 필요한 전력을 상기 회동수단(36)에 공급하는 역할을 수행한다.

상기 이동체(20)에서 차륜을 접고 펴는 회동수단(36)은 반드시 유압 실린더일 필요는 없으며, 차축(32)을 운동시킬 수 있는 공압 실린더나 그 외 다른 수단을 사용해도 문제없을 것이다. 또한 차륜(30)은 원뿔과 같은 형상이 아니더라도 차륜(30)의 회동에 따라 궤도(50)를 따라 오르고 내릴 수 있는 구조의 차륜이라면 어느 형상을 하고 있어도 족할 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 차륜 수납방식의 또 다른 예를 보여주는 도면이다.

상기 차륜(30)은 도2의 차륜(30)과 같은 형상을 하고 있으나, 차륜(30)과 이동체(20)의 사이를 연결하는 차축(32)이 힌지결합이 아닌 유압 실린더(38)로 구성되어 있다.

상기 이동체(20)에 구비된 모든 차륜(30)은 각각 구비된 유압 실린더(38)와 연결되어 있어, 상기 유압 실린더(38)가 동시에 작동함에 따라 차륜(30)이 궤도(50) 위에 안착하거나 탈락하게 된다. 즉, 상기 차륜(30)은 유압 실린더(38)에 의해 길이 방향으로 직선운동 하게 되며, 상기 유압 실린더(38)가 상승하면 상기 차륜(30)이 궤도(50)에 안착하게 되고, 반대로 유압 실린더(38)가 수축하면 차륜(30)은 궤도(50)에서 탈락하게 된다.

상기 이동체(20)는 도2에서 언급한 것과 마찬가지로 이동체(20) 내에 배터리(미도시)가 구비되어 있어 상기 유압 실린더(38)의 작동에 필요한 전원을 공급하게 된다. 또한, 상기 차축(32)을 가변시킬 수 있는 장치라면 실린더가 아닌 다른 장치라도 족할 것이다.

도 4를 참고하면, 입환장치의 연결부에 대한 부분 확대도이다.

상기 연결부(40)는 철도차량(60)과 직접 접촉하여 결합하는 고리 또는 후크와 같은 링크수단(41)을 포함하는 몸체(42)와 상기 몸체(42)의 끝단에 제2 힌지관절(45)로 구성된 승강암(44)과 연결되어 몸체(42)를 상승 또는 하강시키는데 용이하게 구성되어 있다. 상기 승강암(44)의 일부분에 구동수단(46)이 결합되어 상기 연결부(40)를 작동하는데 직접적인 역할을 수행하며, 상기 구동수단(46)이 작동됨에 따라 승강암(44)의 제2 힌지관절(45)을 접었다 펼 수 있게 된다.

상기 몸체(42)의 중량이 상당하여 승강암(44)과 구동수단(46) 만으로는 이를 지탱할 수가 없기 때문에, 몸체(42)의 양측부에 적어도 한 쌍의 가변 지지암(48)이 지지프레임(24)으로부터 설치되어 있다. 따라서 상기 가변 지지암(48)이 몸체(42)의 무게를 배분하여 지지하며, 힌지로 결합되어 있어 연결부(40)의 작동을 용이하게 할 수 있다. 또한 상기 몸체(42)의 동일한 면에 설치된 가변 지지암(48)의 높이가 서로 달라, 상기 몸체(42)를 접었다 펴는데 용이하도록 한다.

철도차량(60)이 입환한 후에 일어서 있는 연결부(40)가 접히는 동작을 보면, 우선 구동수단(46)인 유압 실린더가 수축을 하게 되고, 상기 구동수단(46)에 연결된 승강암(44)은 구동수단(46)의 수축에 따라 제2 힌지관절(45)이 접히면서 중첩하게 된다. 상기 승강암(44)이 접히게 되면서 몸체(42)와 상기 몸체(42)를 지지하는 가변 지지암(48)도 함께 하강하게 되어 이동체(20)에 수납하게 된다. 이동체(20)에 수납되어 있던 연결부(40)를 일으켜 세울 때는 상기 과정의 반대로 작동하면 될 것이다.

한편, 상기 연결부(40)가 이동체(20)에 수납되어 있을 때 제2 힌지관절(45)에 의해 포개어진 승강암(44)을 보면, 완전히 접혀진 상태가 아니라 추후에 상기 구동수단(46)에 의해 용이하게 펴질 수 있도록 약간의 각도를 유지한 채 벌어진 상태를 하고 있다. 즉, 상기 승강암(44)의 구조가 구동수단(46)에 의해 상기 연결부(40)를 용이하게 펴고 접을 수 있다면 어떤 구조를 취하고 있어도 족할 것이다.

도 5를 참고하면, 견인될 철도차량이 입환장치의 상층부로 접근하여 연결되는 모습이다.

철도차량(60)과 연결될 위치에 먼저 입환장치(10)를 이동시킨 뒤, 차륜(30)을 수납하고 대기한다. 동력차(미도시)와 연결된 철도차량(60)을 상기 입환장치(10)의 상층부에 위치하도록 밀거나 끌어준 후, 이동이 완료되면 동력차를 다른 장소로 이동시키기 위해 동력차와 철도차량(60)을 분리시킨다. 이때, 철도차량(60)이 입환장치(10)의 상층부를 지나가거나 위치하는데, 장애가 없도록 입환장치(10)의 연결부(40)도 이동체(20) 내에 수납되어 있어야 한다.

입환장치(10)의 상층부에 위치한 철도차량(60)을 견인하기 위해서는 상기 입환장치(10)의 상층부에 철도차량(60)을 위치시킨 후, 입환장치(10)의 수납된 차륜(30)을 펼쳐 궤도(50) 위에 안착시킨다. 상기 링크수단(41)이 철도차량(60)과 연결할 수 있도록 연결부(40)를 일으켜 세우고, 링크수단(41)이 철도차량(60)과 완전히 결합되도록 입환장치(10)를 앞, 뒤로 조금씩 이동하면서 조정한다. 이때, 입환장치(10)의 차륜(30)은 철도차량 차륜(62)의 사이에 위치하게 되어 서로 겹치지 않게 된다.

철도차량(60)을 연결한 입환장치(10)는 입환시킬 장소까지 상기 철도차량(60)을 견인하게 되며, 목적지에 도착하면 입환장치(10)와 철도차량(60)을 연결하는 연결부(40)를 분리시키고 철도차량(60)의 이동에 방해가 되지 않도록 입환장치(40)의 차륜(62)을 이동체(20) 내부에 수납시킨다.

상기 입환장치(10)를 조작 및 작동시키기 위해서, 무선 통신으로 연결된 컨트롤러를 이용하여 원거리에서 조작할 수 있을 것이며, 또는 차내에 구비된 버튼을 이용하여 작동시킬 수도 있을 것이다. 컨트롤러를 이용해 작동시킬 경우 무선 통신뿐만 아니라 유선으로 연결된 컨트롤러로 작동시킬 수도 있을 것이며, 상기 입환장치를 완벽하게 조작할 수 있는 컨트롤러라면 어느 형태이든지 족할 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

10 : 입환장치 20 : 이동체
22 : 계자부 24 : 지지프레임
30 : 차륜 32 : 차축
34 : 제1 힌지관절 36 : 회동수단
38 : 유압실린더 40 : 연결부
41 : 링크수단 42 : 몸체
44 : 승강암 45 : 제2 힌지관절
46 : 구동수단 48 : 가변 지지암
50 : 궤도 52 : 전기자부
60 : 철도차량 62 : 철도차량 차륜

Claims

궤도와 접촉되는 차륜이 구비되는 이동체;
상기 이동체에 설치되는 계자부;
상기 궤도 양측에 설치되어 상기 이동체를 추진시키는 전기자부;
상기 전기자부에 전력을 공급하는 전력 공급부; 및
상기 이동체와 철도차량을 연결시키는 링크수단과, 링크수단을 상, 하로 가변시키는 승강암과, 상기 승강암을 구동시키는 구동수단 및, 승강암과 구동수단을 지지하는 지지 프레임으로 이루어지며, 상기 이동체의 끝단에 결합되는 연결부를 포함하되,
상기 이동체는 열차대차의 저면보다 낮게 형성되며 차륜은 상기 궤도로부터 분리 되어 이동체의 측면으로 수납 가능한 것을 특징으로 하는 입환장치.
제1항에 있어서,
상기 차륜 직경은 상기 이동체 높이보다 높되, 이동체 높이에 근접하는 것을 특징으로 하는 입환장치.
제1항에 있어서,
상기 이동체와 차륜을 연결하는 차축은 적어도 하나 이상의 힌지관절을 가지는 것을 특징으로 하는 입환장치.
제3항에 있어서,
상기 이동체는 힌지관절을 회동시키는 회동수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입환장치.
제1항에 있어서,
상기 이동체는 차륜을 이동체 측으로 수납시키는 유압실린더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입환장치.
제1항에 있어서,
상기 연결부는 이동체의 길이방향 양측에 위치하는 것을 특징으로 하는 입환장치.
제1항에 있어서,
상기 연결부는 승강암과 구동수단 및 지지프레임의 양단에 각각 힌지 결합되는 가변 지지암으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 입환장치.
제7항에 있어서,
상기 승강암은 힌지관절을 가지며 상기 힌지관절을 구동수단이 전진시킴으로서 힌지관절이 펼쳐지는 것을 특징으로 하는 입환장치.
제7항에 있어서,
상기 구동수단은 가변 지지암이 직립될 때까지 상기 승강암을 가변시키는 구동수단을 특징으로 하는 입환장치.