KR101810796B1 - rigid bar transition device for high speed electric railroad - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고속용 강체전차선 이행장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기철도의 고속화 추세에 대응하여 구조적 안정성을 향상시킨 고속용 강체전차선 이행장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로 전기철도는 다른 교통수단에 비하여 신속하고 정확하며 안정적인 장점으로 인해 많은 사람이 이용하고 있으며, 더욱이 최근에 고속철도가 널리 이용되면서 안전하고 편리한 대중교통수단으로서 각광을 받고 있다.In general, electric railway is used by many people because of its advantages of quick, accurate and stable compared with other transportation methods. Moreover, recently, high-speed railway is widely used, and it is attracting attention as a safe and convenient public transportation means.
고속철도의 개통과 더불어 21세기 신교통 수단으로 주목받고 있는 전기철도는 최근 전기철도의 고속화, 대용량화 및 운전 시간 간격의 단축으로 인해 전차선로의 성능과 신뢰도 그리고, 안전성 향상의 필요성이 요구되고 있다.Electric railway, which has been attracting attention as a new transportation means in the 21st century along with the opening of high-speed railway, has recently been required to improve the performance, reliability and safety of electric railway lines due to speeding up of electric railway,
여기서 전차선로는 선로를 운행하는 전동차의 집전장치와 접촉하여 전력을 공급하기 위한 전차선 등의 선로와 이에 부속하는 설비를 총칭하는 것으로 정의될 수 있다.Here, a catenary line can be defined as a line including a catenary line for supplying electric power in contact with a current collecting device of a train that runs the line, and the facilities attached thereto.
전동차의 주행 시 필요한 전력은 전차선로 및 차량의 판토그라프(pantograph)의 집전장치를 통하여 공급받게 되는데, 전동차에 전기를 공급하는 전차선로는 전기를 급전하는 방식에 따라 분류되고 있다.Electric power required for traveling of a train is supplied through a power line and a collector of a pantograph of a vehicle. An electric line for supplying electricity to a train is classified according to a method of supplying electricity.
구체적으로, 상기 전차선로는 가공식(Overhead Catenary System)과 제3 궤조식(Third Rail System)으로 구분될 수 있고, 가공식 전차선로는 다시 강체 조가 방식과 현수 조가 방식으로 구분된다. Specifically, the catenary line can be classified into an overhead catenary system and a third rail system, and the machined catenary line is divided into a rigid constriction system and a suspension system.
여기서 현수 조가 방식은 조가선을 이용하여 전차선을 가선하는 방식으로 일반적으로 지상 구간에 적용되고 있는데, 전차선과 조가선 및 드로퍼선을 함께 가선해야 하고, 장력 조절 장치 등 주변 장치가 필요하기 때문에 소요 가선고가 높고, 복잡하여 터널 구간에 적용이 어려운 단점이 있다. In this case, the suspension system is applied to the ground section in a manner that the line is guided by using a wire line. Since the line, the wire and the dropper line must be connected together and a peripheral device such as a tension control device is required, , It is difficult to apply it to the tunnel section because of its complexity.
즉, 현수 조가 방식 전차선로를 터널 구간에 적용하기 위해서는 터널 단면적이 대폭적으로 증가하여야 하기 때문에 건설비가 과다하게 소요되며, 또한 설치공간이 협소하므로 일상점검 및 유지보수가 용이하지 못한 단점이 있다.That is, in order to apply the suspension bridge system to the tunnel section, the tunnel cross-sectional area must be increased so much that the construction cost is excessively increased. Also, since the installation space is narrow, daily inspection and maintenance are not easy.
상기 제3 궤조식은 급전용 레일을 노면 상 또는 측면에 설치하여 전력을 공급하는 방식으로, 터널과 같이 협소한 공간상에 설치될 수 있는 이점이 있으나, 급전용 레일이 지면에 배치되는 특성상 감전의 위험이 커 일부 특수한 구간에만 적용되고 있다.The third railway type is advantageous in that it can be installed on a narrow space such as a tunnel by installing a power supply rail on the road surface or a side surface to supply electric power. However, since the power supply rail is disposed on the ground, It is dangerous and only applies to some special sections.
한편, 상기 강체 조가 방식은 전차선을 강체에 일체화시켜 브래킷과 같은 별도의 구조물을 이용해 설치하는 것으로, 조가선이 요구되지 않고, 별도의 장력 유지 장치가 필요치 않으므로 터널 등 공간이 협소하여 설치가 어려운 구간에 적용되고 있다.On the other hand, the above-mentioned rigid-body hitching system is constructed by integrating a catenary cable into a rigid body and installing it by using a separate structure such as a bracket. Thus, no tightening is required and a separate tension maintaining device is not necessary. .
실제로 강체전차선의 높이는 강체와 전차선을 포함한 높이가 약 90 내지 120mm 정도이며, 저전압(DC 750V 또는 1500V)에서 지지물 및 전기적 이격을 고려한 전차선의 집전 접촉과 터널 상부 천장 사이의 소요 높이는 약 500mm 정도에 불과하다.In fact, the height of a rigid body line is about 90 to 120mm including a rigid body and a catenary line, and the total height of the contact between the collecting contact of the catenary line and the tunnel upper ceiling considering the support and electrical separation at low voltage (DC 750V or 1500V) Do.
따라서, 강체식 전차선로는 설치 소요공간이 작으므로 신설 터널에서 건설비용을 대폭 경감할 수 있으며, 터널 내부에서의 유지보수 작업에 있어서도 매우 유리한 장점이 있다.Therefore, since the installation space of the rigid catenary line is small, it is possible to greatly reduce the construction cost in the new tunnel, and it is also advantageous in the maintenance work in the tunnel.
국내에서 강체전차선은 Rigid Bar 를 줄여 R-Bar 라고 표현하는데, 이중 단면의 형상이 T 자와 유사한 형태의 강체전차선은 특별히 T-Bar 라고 불리우고 있다. 상기 R-Bar가 T-Bar에 비하여 시공성, 집전 성능이 우수하여 많이 사용되고 있지만, 국내에서는 DC 구간에는 T-Bar 를 적용하고, AC 구간에는 R-Bar 를 적용하고 있다.In Korea, a rigid catenary is called an R-Bar by reducing a rigid bar. A rigid catenary with a cross-sectional shape similar to that of a T-bar is especially called a T-Bar. Although the R-Bar is superior to the T-Bar in terms of workability and current collecting performance, it is widely used. In Korea, T-bar is applied to the DC section and R-bar is applied to the AC section.
이러한 강체전차선은 시공하는데 상대적으로 많은 비용이 소요되기 때문에 일반 전차선로에는 전술한 현수 조가 방식에 의한 현수전차선(catenary line)을 설치하고, 강체전차선은 터널 등 필요한 구간에만 설치되는 것이 일반적이다.Since such a rigid catenary cable is relatively expensive to install, it is common to install a catenary line by the above-mentioned suspension bridge method in a general catenary line, and to install a catenary line in a necessary section such as a tunnel.
그리고 현수전차선과 강체전차선이 연결되는 부분에는 급격한 강성 변화에 따른 전차선로에 가해지는 하중(stress)을 완화 시킬 수 있도록 이행장치가 설치된다.And a transition device is installed in the portion where the suspension line and the rigid line are connected so as to mitigate the stress applied to the line by the sudden change in stiffness.
즉, 상기 이행장치는 터널 내외부에서 커티너리와 강체전차선이 상호 전이되는 구간에 설치되는데, 이러한 이행장치 설계의 가장 중요한 목표는 현수전차선과 강체전차선의 강성 또는 탄성을 점진적으로 변화시킴으로써 전차선에 가해지는 응력을 완화시키는 역할을 함과 동시에 열차의 속도를 최대한 유지시켜 주는 것이다.That is, the transition device is installed in a section where a curtain line and a rigid line are mutually transferred in and out of the tunnel. The most important objective of the design of the transition device is to gradually change the stiffness or elasticity of the suspension line and the rigid line, It serves to relieve the stress and maintains the speed of the train as much as possible.
따라서 상기 이행장치는 강성이나 탄성 변화율이 작아야 하고, 설치시 처짐량이 작아야 하며, 열차의 통과주파수(Passing Frequency)와 이행장치의 공진주파수가 서로 절연되어야 한다.Therefore, the transit device must have a small stiffness and a change rate of elasticity, a small amount of deflection at the time of installation, and a passive frequency of the train and a resonant frequency of the transitional device must be insulated from each other.
본 발명의 실시예들은 전기철도의 고속화 추세에 대응하여 이행장치의 구조적 안정성을 향상시키고자 한다.Embodiments of the present invention are intended to improve the structural stability of the transition apparatus in response to the trend of increasing speed of electric railway.
또한, 현수전차선과 강체전차선의 강성 또는 탄성을 점진적으로 변화시킴으로써 전차선에 가해지는 응력을 완화시키는 역할을 하여 열차의 속도를 최대한 유지시키고자 한다.In addition, by gradually changing the stiffness or elasticity of the suspension line and the rigid line, it is possible to relieve the stress applied to the line and to keep the speed of the train as high as possible.
또한, 이행장치의 강성이나 탄성 변화율이 작게 하고, 설치시 처짐량이 작도록 구현하고자 한다.Further, the rigidity and elasticity change rate of the transition device are made small, and the amount of deflection during installation is small.
또한, 열차의 통과주파수(Passing Frequency)와 이행장치의 공진주파수를 서로 절연시켜 분리 마진을 높이고자 한다.In addition, the separation margin should be increased by inserting the pass frequency of the train and the resonance frequency of the transitional device from each other.
본 발명의 일 측면에 의하면, 강체전차선을 가공하여 형성되고, 현수전차선(catenary line)과 강체전차선을 연결하는 구간에 설치되는 고속용 강체전차선 이행장치에 있어서, 이행장치의 하단으로부터 동일한 높이를 가지도록 일정 길이 연장되는 다수의 평행부; 및 상기 이웃하는 평행부의 높이가 달라지면서 형성되는 단턱부;를 포함하며, 상기 다수의 평행부는 상기 현수전차선으로부터 강체전차선측으로 갈수록 높이가 증가하는 것을 특징으로 하는 고속용 강체전차선 이행장치가 제공될 수 있다.According to one aspect of the present invention, there is provided a high-speed rigid-body electric cable transmission apparatus formed by processing a rigid-body electric wire and provided in a section connecting a suspension catenary line and a rigid-body electric wire, A plurality of parallel portions extending in a predetermined length to form a plurality of parallel portions; And a plurality of parallel portions extending from the suspension line to a side of the rigid line, wherein the plurality of parallel portions increase in height from the suspension line to the rigid line. have.
상기 다수의 평행부는, 상기 현수전차선측과 강체전차선측 양단에 위치하는 평행부의 길이보다, 중간에 위치하는 평행부의 길이가 더 길게 형성될 수 있다.The plurality of parallel portions may have a longer length of the parallel portion located at an intermediate position than a length of the parallel portion located at both sides of the suspension line and the rigid line.
상기 현수전차선과 가장 가까운 쪽에 위치하는 평행부보다 그 다음 인접하는 평행부의 길이가 더 길게 형성될 수 있다.The length of the parallel portion next to the parallel portion located closest to the suspension line may be longer.
상기 강체전차선과 가장 가까운 쪽에 위치하는 평행부보다 그 다음 인접하는 평행부의 길이가 더 길게 형성될 수 있다.The length of the parallel portion next to the parallel portion located closest to the rigid body line can be longer.
상기 평행부의 최소 높이는 50mm 이상으로 이루어질 수 있다.The minimum height of the parallel portion may be 50 mm or more.
본 발명에 따른 고속용 강체전차선 이행장치는 상기 현수전차선측 단부에 형성되며, 가공 전 강체전차선 높이와 동일한 높이를 가지는 현수전차선 연결부를 더 포함하여 이루어질 수 있다.The high-speed rigid-body meteorological transit apparatus according to the present invention may further comprise a suspension line connecting portion formed at an end of the suspension line and having the same height as the height of the rigid metro line before the embroidery work.
본 발명에 따른 고속용 강체전차선 이행장치는 상기 강체전차선측 단부에 형성되며, 가공 전 강체전차선 높이와 동일한 높이를 가지는 강체전차선 연결부를 더 포함하여 이루어질 수 있다.The high-speed rigid cable-conductor transition device according to the present invention may further comprise a rigid-body electric wire connection portion formed at the end portion of the rigid-body-electric-cable-line side and having the same height as the height of the rigid-
상기 이행장치를 통과하는 고속 전철의 통과주파수(passing frequency)와 공진주파수(resonance frequency)간의 차이는 10%보다 크게 이루어질 수 있다.The difference between the passing frequency and the resonance frequency of the high-speed train passing through the transit device may be greater than 10%.
본 발명의 실시예들은 전기철도의 고속화 추세에 대응하여 이행장치의 구조적 안정성을 향상시킬 수 있다.The embodiments of the present invention can improve the structural stability of the transition apparatus in response to the trend of increasing speed of the electric railway.
또한, 현수전차선과 강체전차선의 강성 또는 탄성을 점진적으로 변화시킴으로써 전차선에 가해지는 응력을 완화시키는 역할을 하여 열차의 속도를 최대한 유지시킬 수 있다.In addition, by gradually changing the stiffness or elasticity of the suspension line and the rigid line, it is possible to relieve the stress applied to the line, thereby maintaining the maximum speed of the train.
또한, 이행장치의 강성이나 탄성 변화율이 작게 하고, 설치시 처짐량이 작도록 구현할 수 있다.Further, the stiffness and the rate of change in elasticity of the transition device can be reduced, and the amount of deflection during installation can be reduced.
또한, 열차의 통과주파수(Passing Frequency)와 이행장치의 공진주파수를 서로 절연시켜 분리 마진을 높일 수 있다.In addition, the separation margin can be increased by isolating the pass frequency of the train from the resonance frequency of the transitional device.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 강체전차선의 단면도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 중저속용 강체전차선 이행장치의 측면도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중저속용 강체전차선 이행장치의 유한요소해석 결과를 도시한 이미지
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속용 강체전차선 이행장치의 측면도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속용 강체전차선 이행장치의 실제 스펙 적용예를 도시한 측면도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속용 강체전차선 이행장치의 유한요소해석 결과를 도시한 이미지
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속용 강체전차선 이행장치와 중저속용 강체전차선 이행장치의 강성을 비교한 그래프1 is a sectional view of a rigid electric wire according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a side view of a middle and low-speed steel body transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing an image showing a result of finite element analysis of a medium-and-low-speed rigid cable transmission apparatus according to an embodiment of the present invention
4 is a side view of a high-speed rigid-body electric cable transfer apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a side view showing an example of actual specification application of a high-speed rigid-body electric cable transition apparatus according to an embodiment of the present invention
6 is a graph showing the results of finite element analysis of a high-speed rigid-body cable transmission apparatus according to an embodiment of the present invention
7 is a graph showing a comparison between the rigidity of the high-speed rigid-body cable transfer device and the middle-low-speed rigid-body cable transfer device according to the embodiment of the present invention
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 강체전차선의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 중저속용 강체전차선 이행장치의 측면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중저속용 강체전차선 이행장치의 유한요소해석 결과를 도시한 이미지이다.FIG. 1 is a cross-sectional view of a rigid electric cable according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a side view of a transit device for a medium- This is an image showing the result of finite element analysis of a transition device for a solid body.
도 1 내지 도 3을 참조하면 본 발명에 따른 강체전차선(50)은 철도차량(미도시) 상부에 설치된 팬터그라프(미도시)와 전기접촉을 통해 전류를 공급하는 전차선(54)과 상기 전차선(54)과 결합되는 강체(52)로 이루어진다. 이러한, 강체전차선(50)에 의해 이송된 전류는 팬터그라프를 통해 전동차 운행을 위해 공급되며, 레일이 귀선으로 활용된다.1 to 3, a rigid
일반적으로 강체전차선(50)은 12m를 단위 유닛으로 하여 연결 설치되며, 일정 간격마다 구비되는 소정의 브래킷(미도시)과 지지클램프(미도시)에 의해 팬터그라프가 닿는 높이에 설치될 수 있다. 이때, 상기 강체(52)는 상부 양측에 측면돌출부(52a)를 구비하며, 상기 측면돌출부(52a)를 지지클램프가 지지하게 된다.In general, the
전술한 바와 같이, 상기 강체전차선(50)은 시공하는데 상대적으로 많은 비용이 소요되기 때문에 일반 전차선로에는 현수전차선(catenary line)을 설치하고, 강체전차선은 터널 등 필요한 구간에만 설치되는 것이 일반적이다.As described above, since the
이때, 상기 현수전차선과 강체전차선(50) 사이에는 상기 현수전차선으로부터 강체전차선(50) 측으로 갈수록 강성이 증가하는 이행장치가 구비될 수 있다. 도 2에는 대표적인 120km/h 급 중저속용 중저속용 강체전차선 이행장치(T)가 도시되었다.At this time, a transition device in which the stiffness increases from the suspension line to the
상기 중저속용 강체전차선 이행장치(T)의 길이는 5m 내지 10m 정도로 이루어질 수 있는데, 커티너리 전차선로(catenary line) 즉, 현수전차선과 강체전차선(50)의 연결구간에 설치된다.The length of the medium-and-low-speed steel body transition device T may be about 5 m to 10 m, and it is installed in a catenary line, that is, a connection section between the suspension catenary line and the
상기 중저속용 강체전차선 이행장치(T)는 현수전차선과 강체전차선(50)의 강성(Stiffness) 차이를 점진적으로 변하도록 하며, 급격한 강성 변화에 따른 연결지점에서 전차선로에 가해지는 하중(Stress)을 완화 시켜주는 역할을 수행한다.The middle-low speed steel body transition device (T) gradually changes the difference in stiffness between the suspension cable and the
도 2에서 보는 바와 같이, 상기 중저속용 강체전차선 이행장치(T)는 일반적인 강체전차선(50)의 상부를 기계 가공하여 제작될 수 있다. 구체적으로, 상기 중저속용 강체전차선 이행장치(T)는 다수의 절삭부(Tn)를 포함하며, 상기 절삭부(Tn)는 상기 강체전차선(50)측으로 갈수록 절삭되는 깊이가 작아지도록 구성될 수 있다. 상기 절삭부(Tn)가 구비됨으로써 중저속용 강체전차선 이행장치(T)의 굽힘 강성이 감소되어 유연성이 증가하는 효과가 있다.As shown in FIG. 2, the middle-low-speed steel body transition device T can be manufactured by machining an upper portion of a general rigid
즉, 120km/h급 중저속용 강체전차선 이행장치(T)의 형상은 도 2에서처럼 강체전차선에서 일정한 간격으로 일부 질량을 단계적으로 제거하여 강성 또는 탄성을 완화시키도록 구성할 수 있다.That is, the shape of the 120 km / h class medium-speed steel body transition device T can be configured to relieve stiffness or elasticity by gradually removing a part of the mass at regular intervals in the solid body line as shown in FIG.
이와 같은 중저속용 강체전차선 이행장치(T)의 유한요소해석 결과가 도 3에 도시되어 있다. 5m 캔틸레버 조건에서의 중저속용 강체전차선 이행장치(T) 유한요소해석을 통한 특성 평가 결과, 자중에 의한 자연 처짐량은 21.9mm, 하중 100N 작용시 처짐량은 61.9mm, 수직방향 공진주파수는 4.4Hz, 14.2Hz이다.The result of the finite element analysis of such a medium-and-low-speed rigid-body cable transition device T is shown in Fig. As a result of finite element analysis, the natural deflection due to self weight was 21.9mm, the deflection amount when the load was 100N was 61.9mm, the vertical direction resonance frequency was 4.4Hz, 14.2 Hz.
이중 수직방향 공진주파수는 120km/h에 따른 통과주파수(Passing Frequency) 6.7Hz에는 1차 수직방향 공진주파수 4.4Hz가 52% 공진주파수 마진이 확보되어 있어 안정적이나, 2차 수직방향 공진주파수 14.2Hz가 250km/h에 따른 통과주파수(Passing Frequency) 13.9Hz에 근접하여 장기간 노출시에는 공진주파수에 의한 구조 파괴가 발생할 수 있다.The vertical vertical resonance frequency is 120Hz / h, passive frequency is 6.7Hz, the first vertical direction resonance frequency is 4.4Hz, the resonance frequency margin is 52%, and the secondary resonance frequency is 14.2Hz. Passing frequency according to 250km / h is close to 13.9Hz and structural damage due to resonance frequency can occur at long-term exposure.
따라서 고속용의 경우에는 특히 공진주파수에 대한 마진을 확보하기 위한 설계 변경이 필요하다.Therefore, in the case of high-speed applications, it is necessary to change the design in order to secure a margin against the resonance frequency.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속용 강체전차선 이행장치의 측면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속용 강체전차선 이행장치의 실제 스펙 적용예를 도시한 측면도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속용 강체전차선 이행장치의 유한요소해석 결과를 도시한 이미지이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속용 강체전차선 이행장치와 중저속용 강체전차선 이행장치의 강성을 비교한 그래프이다.FIG. 4 is a side view of a high-speed rigid-body cable transmission apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a side view showing an application example of actual specifications of a high- 6 is an image showing a result of a finite element analysis of a high-speed rigid-body electric cable transition apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 is a graph comparing the rigidity of a high-speed rigid-body cable transition device and a middle-low-speed rigid-body cable transition device according to an embodiment of the present invention.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고속용 강체전차선 이행장치(100)는 고속용 강체전차선 이행장치(100)의 하단으로부터 동일한 높이를 가지도록 일정 길이 연장되는 다수의 평행부(110a, 110b, 110c, 110d); 및, 상기 이웃하는 평행부(110a, 110b, 110c, 110d)의 높이가 달라지면서 형성되는 단턱부(112a, 112b, 112c, 112d);를 포함하여 이루어질 수 있다.4 to 7, a high-speed rigid
그리고 상기 현수전차선측 단부에는 가공 전 강체전차선 높이와 동일한 높이를 가지는 현수전차선 연결부(101)가 형성되고, 상기 강체전차선측 단부에는 가공 전 강체전차선 높이와 동일한 높이를 가지는 강체전차선 연결부(103)가 형성될 수 있다. 가공 전 강체전차선의 높이는 중저속용의 경우 110 mm이며, 고속용의 경우도 100 ~ 120 mm 이내로 설계될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.A solid
여기서 상기 다수의 평행부(110a, 110b, 110c, 110d)는 상기 현수전차선으로부터 강체전차선측으로 갈수록 높이가 증가하도록 구성될 수 있다. 즉 상기 단턱부(112a, 112b, 112c, 112d)를 경계로 해서 강체전차선측으로 갈수록 평행부(110a, 110b, 110c, 110d)의 높이가 점점 커지도록 구성되는 것이다.Here, the plurality of
구체적으로 250km/h급 고속용 강체전차선 이행장치 구조 설계를 위하여 도 4와 도 5에서와 같이 각 평행부(110a, 110b, 110c, 110d)의 폭과 높이에 따른 민감도 분석을 수행하여 설계 최적화를 진행하였다. 여기서 설계 목표는 처짐량을 최소화하고 공진주파수 분리 마진을 확보하는 것이다.Specifically, in order to design a high-speed rigid-body cable transmission line structure of a 250 km / h class, sensitivity analysis is performed according to the width and height of the
이러한 설계 목표를 달성하기 위하여 상기 다수의 평행부(110a, 110b, 110c, 110d)는, 상기 현수전차선측과 강체전차선측 양단에 위치하는 평행부(110a, 110d)의 길이보다, 중간에 위치하는 평행부(110b, 110c)의 길이가 더 길게 형성되도록 구성하였다.In order to achieve such a design goal, the plurality of
그리고 상기 현수전차선과 가장 가까운 쪽에 위치하는 평행부(110a)보다 그 다음 인접하는 평행부(110b)의 길이가 더 길게 형성될 수 있고, 상기 강체전차선과 가장 가까운 쪽에 위치하는 평행부(110d)보다 그 다음 인접하는 평행부(110c)의 길이가 더 길게 형성되도록 구성하였다.The length of the
구체적인 고속용 강체전차선 이행장치(100) 설계안의 구성을 도 4를 참조하여 설명하면, 상기 설계안의 구성은 설계 변수 A, a, b, c, d, a’, b’, c’, d’에 대하여 b > a와 c > d를 만족하고 d’ > c’ > b’ >a’이며, A < 250mm, a’≥ 50mm이다.B, c, d, a ', b', c ', d', and d 'of the design of the concrete high-speed rigid-circuit
A는 현수전차선 연결부(101)의 폭으로서, 현수전차선의 강성 또는 탄성을 최대한 맞추기 위해 집중질량으로서 역할을 하여 처짐량을 최소화하도록 구성한다.A is the width of the suspension
a’는 전차선(54)을 고정하는 볼트부(미도시) 공간에 대한 높이를 위하여 최소 50mm 이상으로 구성한다. 상기 고속용 강체전차선 이행장치(100)는 강체전차선의 상부를 절삭하는 가공을 수행하므로, 전차선(54)을 고정하는 텐션이 부족할 수 있으며, 이를 보완하기 위하여 볼트체결에 의한 텐션 강화를 위해 볼트부 공간을 추가로 확보하는 것이 바람직하다.a 'is at least 50 mm or more for the height of the bolt portion (not shown) for fixing the
설계안은 고속용 열차 속도에 맞추기 위하여 설계 변수들을 조정하며 통과주파수(Passing Frequency)와 공진주파수 간의 분리 마진을 충분히 확보하며, 최소 ±10%를 목표로 한다. 더 나아가 1.5배 설계 안전계수 확보를 위하여 ±15% 이상을 확보하는 것이 바람직하다.The design is designed to adjust the design parameters to match the speed of the high-speed trains and to ensure a margin of separation between the pass frequency and the resonance frequency, aiming at a minimum of ± 10%. Furthermore, it is desirable to secure more than ± 15% for 1.5 times safety factor.
이러한 설계 조건을 만족하는 실제 적용된 설계 스펙의 일 예는 도 5에 도시되어 있다.An example of an actually applied design specification satisfying such a design condition is shown in Fig.
그리고 상기 설계안에 대한 유한요소해석 결과를 반영한 이미지가 도 6에 도시되어 있는데, 그 결과는 자중에 의한 자연 처짐량은 23.1mm, 하중 100N 작용시 처짐량은 45.8mm, 수직방향 공진주파수는 4.1Hz, 16.7Hz이다. 이중 2차 수직방향 공진주파수는 250km/h에 따른 통과주파수(Passing Frequency) 13.9Hz에 20% 공진주파수 마진을 확보하였다.FIG. 6 shows an image reflecting the result of the finite element analysis on the design. The result shows that the natural deflection amount by self weight is 23.1 mm, the deflection amount when the load is 100 N is 45.8 mm, the vertical direction resonance frequency is 4.1 Hz, Hz. The second vertical direction resonance frequency has a 20% resonance frequency margin at a pass frequency of 13.9 Hz according to 250 km / h.
상기 고속용 강체전차선 이행장치(100)의 대표적인 설계 구조에 대하여 처짐량과 판토그래프의 압상력에 따른 고속용 강체전차선 이행장치(100)의 강성 변화를 중저속용과 비교한 결과가 도 7에 도시되어 있다.7 shows the result of comparing the amount of deflection and the stiffness change of the high-speed rigid-body
여기서 고속용 강체전차선 이행장치(100)와 강체전차선 연결부(103)는 강성을 600N/mm로 고정하였다. 중저속용과 대비하여 고속용 강체전차선 이행장치(100)의 강성은 보다 점진적 변화를 나타내어 열차 진출입시 구조적 안정성이 높아 열차 속도유지가 가능한 설계이다.Here, the rigidity of the high-speed rigid-
즉, 본 발명에 따른 고속용 강체전차선 이행장치(100)는 이행장치에서 요구되는 구조적 특성인 처짐량, 공진주파수 분리 마진, 강성의 점진적 변화에 대하여 중저속용보다 우수한 특성을 보임을 알 수 있다.That is, it can be seen that the high-speed rigid-body
지금까지 설명한 본 발명의 실시예들에 의한 고속용 강체전차선 이행장치에 따르면, 전기철도의 고속화 추세에 대응하여 이행장치의 구조적 안정성을 향상시킬 수 있고, 현수전차선과 강체전차선의 강성 또는 탄성을 점진적으로 변화시킴으로써 전차선에 가해지는 응력을 완화시키는 역할을 하여 열차의 속도를 최대한 유지시킬 수 있다.According to the high-speed rigid-body cable transmission device according to the embodiments of the present invention described so far, the structural stability of the transition device can be improved in response to the trend of increasing speed of the electric railway, and the rigidity or elasticity of the suspension- The speed of the train can be maintained to the maximum by reducing the stress applied to the catenary line.
또한, 이행장치의 강성이나 탄성 변화율이 작게 하고, 설치시 처짐량이 작도록 구현할 수 있으며, 열차의 통과주파수(Passing Frequency)와 이행장치의 공진주파수를 서로 절연시켜 분리 마진을 높일 수 있다.In addition, the stiffness and the elasticity change rate of the transitional device can be made small, and the amount of deflection during installation can be reduced, and the separation margin can be increased by insulating the pass frequency of the train from the resonance frequency of the transitional device.
상기에서는 본 발명의 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. You can do it. It is therefore to be understood that the modified embodiments are included in the technical scope of the present invention if they basically include elements of the claims of the present invention.
100 : 고속용 강체전차선 이행장치
101 : 현수전차선 연결부
103 : 강체전차선 연결부
110a, 110b, 110c, 110d : 평행부
112a, 112b, 112c, 112d : 단턱부100: High-speed rigid electric cable transition device
101: Suspension Chain Line Connection
103: Rigid catenary connection
110a, 110b, 110c, 110d:
112a, 112b, 112c, 112d:
Claims (8)
이행장치의 하단으로부터 동일한 높이를 가지도록 일정 길이 연장되는 다수의 평행부; 및
상기 이웃하는 평행부의 높이가 달라지면서 형성되는 단턱부;를 포함하며,
상기 다수의 평행부는 상기 현수전차선으로부터 강체전차선측으로 갈수록 높이가 증가하도록 상기 다수의 평행부가 인접하게 계단식으로 배치되며,
상기 다수의 평행부는, 상기 현수전차선측과 강체전차선측 양단에 위치하는 평행부의 길이보다, 중간에 위치하는 평행부의 길이가 더 길게 형성되며,
상기 현수전차선과 가장 가까운 쪽에 위치하는 평행부보다 그 다음 인접하는 평행부의 길이가 더 길게 형성되며,
상기 강체전차선과 가장 가까운 쪽에 위치하는 평행부보다 그 다음 인접하는 평행부의 길이가 더 길게 형성되며,
상기 평행부의 최소 높이는 50mm 이상인 것을 특징으로 하는 고속용 강체전차선 이행장치.A high-speed rigid-body meteorological transporter, which is formed by processing a rigid metro line and is provided in a section connecting a catenary line and a rigid meteorological line,
A plurality of parallel portions extending a predetermined length from the lower end of the transition device so as to have the same height; And
And a step portion formed with the height of the neighboring parallel portions being different from each other,
Wherein the plurality of parallel portions are arranged in a stepwise manner adjacent to the plurality of parallel portions such that the height increases from the suspension line to the rigid line,
Wherein the plurality of parallel portions have longer lengths of the parallel portions located in the middle than the lengths of the parallel portions located on both sides of the suspension line and the rigid line,
The length of the parallel portion next to the parallel portion located on the side closest to the suspension line is longer,
The length of the parallel portion next to the parallel portion located nearest to the rigid body line is longer than that of the parallel portion located nearest to the rigid body line,
And the minimum height of the parallel portion is 50 mm or more.
상기 현수전차선측 단부에 형성되며, 가공 전 강체전차선 높이와 동일한 높이를 가지는 현수전차선 연결부를 더 포함하는 고속용 강체전차선 이행장치.The method according to claim 1,
Further comprising a suspension cable connection portion formed at an end of the suspension cable and having a height equal to a height of the rigid cableway before machining.
상기 강체전차선측 단부에 형성되며, 가공 전 강체전차선 높이와 동일한 높이를 가지는 강체전차선 연결부를 더 포함하는 고속용 강체전차선 이행장치.The method according to claim 1,
Further comprising a rigid-body electric wire connection portion formed at an end of the rigid-body-electric-wire-side portion and having a height equal to a height of the rigid body-wire before machining.
상기 이행장치를 통과하는 고속 전철의 통과주파수(passing frequency)와 공진주파수(resonance frequency)간의 차이는 10%보다 큰 것을 특징으로 하는 고속용 강체전차선 이행장치.
The method according to any one of claims 1, 6, and 7,
Wherein a difference between a passing frequency and a resonance frequency of the high-speed train passing through the transition device is greater than 10%.
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