KR101970741B1 - 고속 화물 열차 제동 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 고속 화물 열차 제동 시스템에 따르면, 고속 화물 열차의 제동 작용 및 완해 작용 시 기관차와 화차의 제동 및 완해 작용을 동시에 발생하게 하여 차륜에 발생되는 스키드 현상을 방지하고, 이에 따른 강력한 제동력을 확보하는 동시에 차륜 및 레일의 손상을 최소화하고, 화물 열차의 고속화, 장대 편성에 기여하여 화물의 대량 수송, 고속화, 안전성에 기여할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

고속 화물 열차 제동 시스템{Brake System for High Speed Trains}

본 발명은 고속 화물 열차 제동 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고속 화물 열차의 제동 작용 및 완해 작용 시 발생되는 제동과 완해의 불일치 현상을 제거하기 위한 고속 화물 열차 제동 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 무궁화, 새마을, 디젤기관차, 전기기관차, 디젤동차 등에는 객차와 연결할 수 있는 전기점퍼선이 설치되어 있으며, 각 차종의 제동제어변에는 전공제동을 체결할 수 있는 공전변환기가 설치되어 있다.

무궁화, 새마을호로 대변되는 객차와 디젤기관차로 대변되는 기관차는 전기점퍼선을 연결하여 전공제동이 가능하나, 현재 운용되고 있는 열차는 기관차에 연결된 객차 연결량 수가 적어 전공제동을 사용할 때와 공기제동을 사용할 때를 비교하여 보면 그 효과가 미비하여 현재는 전공제동을 사용하지 않고 공기제동을 사용하고 있다.

그리고 전동차, 고속열차 등 고정 편성 열차는 공기제동과 전공제동을 같이 사용하는 혼합방식을 사용하고 있다.

아울러, 제동 작용 시 기관차에서 감압한 감압량이 열차의 후부 차량까지 그 효과가 발생되어 제동 작용이 일어나기까지는 공기의 흐름에 의한 시간차가 발생하게 되고, 완해 작용 시에도 열차의 전부 차량과 같이 기관차에서 제동관에 증압이 일어나고 그 효과가 각 차량에 일어나기까지는 공압의 흐름에 의한 시간차가 발생하게 된다.

이는 열차의 전부 차량 및 후부 차량의 제동 작용 및 완해 작용의 차이로 귀결되어, 전부 차량에는 제동이 체결되고 후부 차량에는 아직 제동이 체결되지 않는 현상이 발생되며, 완해 작용시도 위와 같이 공압의 흐름에 의한 시간차가 발생하게 된다.

이러한 이유로 제동 작용 시 열차의 전부 차량은 제동이 체결되고 후부 차량은 아직 제동이 체결되지 않아, 후부 차량이 전부 차량을 밀어부쳐 전부 차량의 차륜에 스키드(Skid) 현상을 발생시키고 이에 따른 차륜과 레일의 고장으로 이어지는 현상이 발생되는 문제점이 있었고, 완해 작용 시는 열차의 전부 차량은 완해가 되고, 후부 차량은 완해 중이라 열차가 추진 시 후부 차량은 강제로 끌려오는 현상이 발생하게 되는 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2016-0006068호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 고속 화물 열차의 제동 작용 및 완해 작용 시 기관차와 화차의 제동 및 완해 작용을 동시에 발생하게 하여 차륜에 발생되는 스키드 현상을 방지하고, 이에 따른 강력한 제동력을 확보하는 동시에 차륜 및 레일의 손상을 최소화하고, 화물 열차의 고속화, 장대 편성에 기여하여 화물의 대량 수송, 고속화, 안전성에 기여할 수 있도록 하는 고속 화물 열차 제동 시스템을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고속 화차 제동 시스템은 기관차에서 출력된 제동 신호를 전기 제동으로 변환하여 화차에 출력하고, 전체 화차에서 상기 기관차에서 출력된 제동력에 상응하는 제동이 동시에 수행되게 하는 것으로, 기관차에 설치되어 별도의 명령 입력에 따른 충기, 상용 제동 또는 비상 제동이 기관차에 작동되도록 하는 동시에, 전체 화차로 충기, 상용 제동 또는 비상 제동 신호를 출력시키는 공전변환기 및 각각의 화차에 설치되어 상기 공전변환기로부터 출력되는 충기, 상용 제동 또는 비상 제동 신호를 입력받아 이에 대응되는 충기, 상용 제동 또는 비상 제동이 화차에 작동되도록 하는 제동전자변을 포함하여 구성된다.

상기 제동전자변은 솔레노이브 밸브 형태로 구성되어 상용 제동 시 작동되는 상용전자변 및 솔레노이드 밸브 형태로 구성되어 비상 제동시 작동되는 비상전자변을 포함하여 구성될 수 있다.

상용 제동 또는 비상 제동 시 기관차에 의한 감압량이 전기 신호로 변환되어 출력 후 제동전자변에 입력되면, 제동전자변은 제동관 압력을 감압하여 제동제어변에 의한 제동이 체결되도록 할 수 있다.

상기 제동전자변은 솔레노이브 밸브 형태로 구성되어 완해 시 작동되는 완해전자변을 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 제동전자변은 완해 시 완해전자변을 이용하여 제동통의 압력공기를 대기로 배출되도록 할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 고속 화물 열차 제동 시스템에 따르면, 고속 화물 열차의 제동 작용 및 완해 작용 시 기관차와 화차의 제동 및 완해 작용을 동시에 발생하게 하여 차륜에 발생되는 스키드 현상을 방지하고, 이에 따른 강력한 제동력을 확보하는 동시에 차륜 및 레일의 손상을 최소화하고, 화물 열차의 고속화, 장대 편성에 기여하여 화물의 대량 수송, 고속화, 안전성에 기여할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고속 화물 열차 제동 시스템을 나타낸 도면이며,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고속 화물 열차 제동 시스템을 구성하는 화차의 제동변을 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 일실시예에 따른 고속 화물 열차 제동 시스템은 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 기관차(10)에서 출력된 제동 신호를 전기 제동으로 변환하여 각각의 화차(51, 55)에 일괄적으로 출력하고, 전체 화차에서는 상기 기관차(10)에서 출력된 제동력에 상응하는 제동이 기관차(10)와 동시에 체결되게 하여, 제동 및 완해 작용 시 발생되는 제동과 완해 불일치 현상을 제거하기 위한 방안으로 기관차(10)에 설치되어 있는 공전변환기(13), 기관차(10)와 화차(51), 화차(51)와 화차(55)를 연결하여 주는 전기점퍼선(20), 화차(51, 55)에 설치되어 기관차(10) 제동관의 감압량에 대응하는 감압을 일으키는 제동전자변(150), 원활한 작용을 위한 작용공기통(130), 신속한 완해를 위해 제동통(140)에 설치되는 완해전자변(120)이 포함되어 구성된다.

공전변환기(13)는 기관차(10)에 설치되며, 기관차(10)에 탑승한 기관사가 제동 작용 시 설정된 기관차 제동관의 압력 변화를 감지하여 그에 대응하는 감압신호를 전기 신호로 변환하여 출력하는 것으로, 출력되는 신호는 전기점퍼선(20)의 선 번호 71번 ~ 75선에 전기 신호로 출력된다.

예를 들어, 기관사가 약 0.4Kgf/㎠ ~ 0.7Kgf/㎠(상용제동)로 감압하게 되면 공전변환기(13)는 이 신호를 상용제동 신호로 인지하여 기관차(10)의 27심 전기점퍼선의 72번선에 전기 신호를 주게 되며, 각각의 화차(51, 55)에 설치된 제동전자변(150)의 상용전자변(160)에 출력되어져 각각의 화차(51, 55)는 동시에 상용 제동이 체결된다.

기관사가 계속해서 감압신호를 출력시키면 상용전자변(160)은 계속해서 감압을 일으킬 것이고 감압량이 약 0.7Kgf/㎠ ~ 1.4Kgf/㎠ 사이의 감압에 도달하게 되면 제동제어변(101)은 급제동을 취하게 된다.

또한 급격한 제동관 감압 현상이 일어나 약 1.4Kgf/㎠ 이상의 감압이 발생되면 전기점퍼선(20)의 75번선에 전기신호로 출력되어지고, 이를 비상 제동이라 하여 각각의 화차(51, 55)의 비상전자변(170)에 출력되고, 각각의 화차(51, 55)는 동시에 비상 제동이 체결된다.

아울러 상기 공전변환기(13)는 기관사가 설정한 감압량에 대응하여 다음과 같은 신호를 출력하게 된다.

먼저, 최초 충기 또는 재충기 신호로써, 기관사가 제동제어변의 핸들을 충기 위치에 놓을 때, 기관차의 전기점퍼선 71선에 DC 72V 전원이 출력된다.

상용 제동 신호로써, 기관사가 제동제어변 핸들을 충기 위치에서 상용 제동 위치로 옮겨서 0.7kg/㎠를 감압하고 랩(유지)위치로 돌릴 때, 기관차의 전기점퍼선 72선에 DC 72V 전원이 출력된다.

비상 제동 신호로써, 기관사가 제동제어변 핸들을 비상 제동 위치로 옮겨서 공압을 급격히 배출하여 제동관의 감압량이 1.4Kg/㎠이상이 될 때, 기관차 전기점퍼선 75선에 DC 72V 전원이 출력된다.

기관차(10)에는 기관차(10)의 공기압축기에서 발생된 압력을 9Kg/㎠의 압력으로 공급되도록 하는 공급공기관(MR관)이 더 구비되며, 상기 공급공기관을 통하여 공급되는 9Kg/㎠ 공압의 공기는 기관차 조정변을 거쳐 5Kg/㎠ 공압으로 조정되어 기관차 제동관에 공급된다.

아울러, 기관차(10)에는 화차(51, 55)에 구비된 제동제어변과 같은 작용을 하는 것으로, 만충된 공압을 감압하여 그에 따른 상용제동, 랩, 비상제동 등을 취하게 하는 전공제어변이 구비된다.

전공제어변은 다음과 같이 동작하는 것으로, 먼저 기관차(10)에 탑승한 기관사가 상용제동 버턴을 선택하면, 상용제동 전자변이 동작하고 제동관의 압력을 약0.4Kg/㎠ 감압하게 되며, 이 신호는 기관차(10)의 27심 전기점퍼선(20)의 72번선으로 출력된다.

기관사가 충기 버턴을 선택하면, 기관차의 공기공급관에서 제동관에 압력이 충기하게 되며, 이 신호는 기관차(10)의 27심 전기점퍼선(20)의 71번선으로 출력된다.

기관사가 비상제동 버턴을 선택하면, 기관차의 비상제동 전자변이 동작하고, 기관차(10)는 즉시 비상제동이 체결되며, 이 신호는 기관차(10)의 27심 전기점퍼선(20)의 75번선으로 출력된다.

전기점퍼선(20)은 기관차(10)와 화차(51), 화차(51)와 화차(55) 사이의 전달 신호를 전기적으로 연결하여 주는 연결선을 말하며, 기 설치되어 있는 27심 전기점퍼선과 호환을 위해 선번호를 71~75번으로 한다.

71번은 충기, 재충기 및 완해신호 단자, 72번은 상용 제동 신호단자, 73번은 공통단자(-), 74번은 공통단자(+), 75번은 비상 제동 단자이고, 전기점퍼선(20)은 암/수로 하고, 분리와 연결이 쉽고 화차(51, 55)의 양 방향에 서로 반대가 되도록 암/수를 설치하여 화차(51)와 화차(55), 기관차(10)와 화차(51) 어느 방향이든 연결이 가능한 구조로 설치된다.

그러므로 공전변환기(13)는 기관차(10)의 제동관 감압신호를 전기신호로 변환하여 전기점퍼선(20)의 71~75번선에 출력하고, 71번선으로 출력된 신호는 충기 및 완해에 대한 신호, 72번선으로 출력된 신호는 상용 제동 신호, 75번선에 출력된 신호는 비상 제동 신호이다.

제동전자변(150)은 화차(51, 55)에 구비되는 것으로 도 2에 나타낸 바와 같이, 제동지관(260)에 구비된 갓트콕크(280)와 제동제어변(101) 사이에 설치되며, 솔레노이브 밸브 형태로 구성되어 상용 제동 시 73번선에 전원이 인가되어 작동되는 상용전자변(160) 및 솔레노이드 밸브 형태로 구성되어 비상 제동시 75번선에 전원이 인가되어 작동되는 비상전자변(170), 솔레노이브 밸브 형태로 구성되어 완해 시 71번선에 전원이 인가되어 작동되는 완해전자변(120)이 포함되어 구성된다.

상기 상용전자변(160)과 비상전자변(170)은 같은 배드 위에서 제작되며, 완해전자변(120)은 독립적으로 설치될 수 있다.

그리고 화차(51, 55)에는 기관사가 기관차(10)의 제동제어변을 취급하여 충기, 상용 제동, 랩, 비상 제동 등의 작용을 취하게 되면 그에 대응하는 위치를 취하는 제동제어변(101)이 각각 설치된다.

제동관(290)과 보조공기통(110)의 압력 차이에 의해 제동제어변(101)의 여러 작용이 이뤄지게 되는데, 즉 제동관(290)에서 제동제어변(101)을 거쳐 공압 5Kg/㎠가 충기되고, 이 압력은 제동제어변(101)의 작용에 따라 제동통(140)에 공압을 통기하여 제동 작용이 이뤄지게 한다.

제동제어변(101)의 작용에 의해 보조공기통(110)에서 압력을 공급받아 제동 작용이 이뤄지고, 제동제어변(101)의 작용에 의해 제동통(140)과 대기가 연결되면 제동통(140)의 압력 공기는 대기로 배출되어 완해 작용이 이뤄진다.

제동관(290)은 기관차(10)의 제동관에 연결되어 기관차(10)로부터 공압 5Kg/㎠를 공급받는 것으로, 화차(51, 55)의 양쪽에 설치되어 화차(51)와 화차(55), 기관차(10)와 화차(51) 어느 방향이든 연결이 가능하다.

제동제어변(101)과 보조공기통(110)의 원활한 작동을 위하여 제동제어변(101)과 제동전자변(150) 사이에 4.5L용량의 작용공기통(130)을 설치한다.

작용공기통(130)을 통하여 제동제어변(101)과 제동전자변(150) 사이에서 공압에 의한 작용을 원활히 할 수 있다.

상용전자변(160)은 상용 제동을 체결하기 위하여 설치되는 것으로, 제동관(290)과 제동제어변(101) 사이에 설치되며, 상용 제동 시 제동관(290)의 과도한 감압에 따른 비상 제동이 유발되지 않도록 상용 제동 시는 제동관(290)과 제동전자변(150)의 통로를 닫고, 충기 및 완해 시는 개방하도록 한다.

비상전자변(170)은 비상 제동 체결을 위하여 설치되며 기관사의 비상 제동 체결 시 전기점퍼선 75번선에 신호를 주어 상용 제동과 더불어 작용공기통(130)의 공압을 대기로 배출하며, 한번 여자되면 압력이 '0'될 때까지 배기하고, 압력이 '0'에서 충기 시 비상전자변(170)의 토출구는 닫혀진다.

비상전자변(170)의 토출구가 닫히기 위해서는 비상 제동 신호가 없어야 하고, 기관사는 제동관(290)에 충기를 해야 한다.

비상 제동 체결 시는 상용전자변(160)과 비상전자변(170)이 동시에 작동되어 제동이 체결된다.

작용공기통(130)은 약 4.5L의 용량이고 제동제어변(101)과 제동전자변(150)의 원활한 작용을 위해 제동전자변(150)과 제동제어변(101) 사이에 설치되며, 상용 제동 체결 시는 제동관(290)과 제동전자변(150)의 통로를 폐쇄하고, 제동전자변(150)과 제동제어변(101) 사이의 압력을 배기하여 제동전자변(150)이 상용 제동을 체결하도록 한다.

제동제어변(101)은 제동관(290) 감압량에 따른 제동을 체결하게 되므로, 제동제어변(101)과 보조공기통(110), 제동전자변(150)과 제동제어변(101) 사이의 공압 차이를 원활하게 하기 위해서는 제동전자변(150)과 제동제어변(101) 사이의 압력이 상존해야 한다.

즉, 제동제어변(101)과 제동전자변(150) 사이의 압력이 너무 낮으면 제동제어변(101)은 비상 제동을 유발하게 될 것이므로, 적당한 압력 유지를 위해 작용공기통(130)을 설치하고 작용공기통(130)과 보조공기통(110) 사이의 압력 차이에 의해 제동제어변(101)이 합당한 제동력을 체결하도록 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고속 화차 제동 시스템이 구성되고, 제동전자변(150)이 작동하지 않을 때는 제동관(290)과 제동제어변(101) 사이의 통로가 항상 개방되어, 기관차(10)로부터 공급되는 공압이 제동전자변(150)을 지나서 제동제어변(101)의 충기 작용에 의해 보조공기통(110)에 공기가 충기된다.

즉, 기관차(10) 제동관의 압력공기(5Kg/㎠)가 연결된 화차(51, 55)의 제동관(290)에 공기가 충기되고, 각각의 화차(51, 55)는 연결된 제동관(290)에 의해 순차적으로 맨 후부 화차까지 공압이 공급된다.

각각의 화차의 제동관(290)에 공급된 압력공기는 갓트콕크(280), 수진기(270)을 거쳐 제동제어변(100)에 이르게 되고, 제동제어변(100) 내부의 주 피스톤 작용에 의해 보조공기통(110)에 5Kg/㎠의 공압이 충기된다.

참고로, 제동관(290)에서 갓트콕크(280), 수진기(270)를 거쳐 제동제어변(101)까지의 관을 제동지관(260)이라 한다.

그러므로 각각의 화차는 제동관(290)으로 서로 연결되어 있고, 각각의 화차에 설치되어 있는 제동지관(260)을 거쳐 보조공기통(110)에 공기가 충기된다.

이어서, 기관차(10)에 탑승한 기관사는 전공 제동을 취급하기 위해 기관차(10)에 설치되어 있는 전공제어변의 각 버튼을 선택하거나, 또는 전공제어변 대신 공전전환기(13)가 설치되어 있는 차종은 기관차 제동제어변을 취급하여 완해, 상용 제동, 비상 제동 등의 작용을 취급하게 된다.

이때, 기관사의 취급에 따른 완해, 상용 제동, 비상 제동 등의 신호는 전공제어변의 취급시는 바로 27심 전기점퍼선에 해당 신호가 출력될 것이고, 전공제어변이 설치되어 있지 않은 차종은 공전전환기(13)에 의해 기관사가 취한 작용 위치에 대응하는 신호를 27심 전기점퍼선에 출력하게 된다.

이어서, 27심 전기점퍼선으로 출력된 신호는 해당 선 번호를 타고 화차와 화차에 연결된 전기점퍼선(20)을 타서 후부 차량까지 출력되어 진다.

각각의 화차 전기점퍼선(20)에 출력되어진 신호는 각각의 화차에 설치된 해당 제동전자변(150)을 작동시킬 것이고, 각각의 화차는 해당된 작용을 취하게 된다.

기관차(10)에서 27심 전기점퍼선을 타고 출력된 신호는 각각의 화차의 제동전자변(150)에 출력되어져 전체 화차의 제동과 완해가 전기 신호에 의한 동시에 작동을 하게 된다.

아울러, 충기 작용 시 제동관(290)을 통해 공급된 압력은 상용전자변(160)을 거쳐 비상전자변(170)의 상부 공압실과 상용전자변(160)의 상부 공압실에 유입되고, 제동제어변(101)에 유입되어 제동제어변(101)의 작용에 따라 보조공기통(110)을 충기한다.

완해 작용 시는 완해전자변(120)을 이용하여 제동통(140)의 압력 공기를 신속하게 대기로 배출하게 하여 완해가 이루어지게 하는 것으로, 전기점퍼선(20)의 71번선에 인가된 전원은 제동관(290) 압력 증가에 따른 완해를 따르지 않고, 완해전자변(120)이 여자되어 제동통(140) 내의 압력 공기를 바로 대기로 토출시켜 신속한 완해가 이뤄지도록 한다.

즉, 제동관(290)을 통해 압력이 증압될 것이므로 제동제어변(101)은 완해가 될 것이다.

기관차(10)에 탑승하고 있는 기관사가 전공제동변을 작용하여 제동관(BP) 내의 공기를 감압(상용 제동)하게 되면, 그 신호는 전기 신호로 변환하여 전기점퍼선(20) 72번선에 전원이 인가되고, 이어서 전기점퍼선(20)을 타고 출력되어 각 화차의 제동전자변(150)으로 출력된다.

이어서, 상용 제동 신호를 받은 각각의 상용전자변(160)에 인가된 전원은 상용전자변(160)을 여자시켜, 상용전자변(160) 주 피스톤이 아래로 압축되어 제동제어변(101)과 상용전자변(160) 사이의 압력공기를 대기(230)로 토출하고, 이어 상용전자변(160)의 주 피스톤 하부막판(200)은 제동지관(260)과 작용공기통(130) 사이를 차단하여 제동관(290) 압력에 의한 자동 완해 현상을 방지한다.

즉, 제동관(290)과 제동전자변(150)의 통로를 닫고 동시에 작용공기통(130) 관로의 공압을 대기로 배기하여 제동지관(260) 내의 압력공기를 감압하게 되고, 제동제어변(101)과 작용공기통(130) 사이의 압력을 감압하여 제동제어변(101)이 상용 제동을 체결하도록 한다.

즉, 주 막판 하실의 하부막판(200)은 제동관(290)과 제동전자변(150) 사이의 통로를 페쇄하고, 또 주 막판 상실(180)의 상부 피스톤은 제동관(290) 내부 공기와 주 막판 상실(180)의 스프링이 합세하여 대기와 제동전자변(150)과 제동제어변(101) 사이의 통로를 폐쇄하여 상용 제동을 취하게 한다.

한편, 제동관(290)에서 유입된 일부 공기는 주 피스톤 중공축을 지나 주 막판 상실(180)에 유입되어 주 막판 상부(190)의 막판을 위로 들어 올려 접촉하여 4.5L 작용공기통(130)의 공기관이 대기로 토출되는 것을 차단한다.

또한 주 막판 상실(180)에 유입된 공기는 주 막판을 하부로 밀어내려 제동관(290)과 작용공기통(130) 사이의 통로를 폐쇄하여 제동 랩을 취하게 한다.

이어서, 기관사가 상용 제동 체결 후 계속하여 제동 신호를 출력시키면, 상용전자변(160)은 여자 상태가 유지되고, 제동 랩 위치나 충기 및 완해 위치에서는 무 여자되어 더 이상 압력을 대기로 토출하지 않을 것이며, 전 화차의 감압에 의해 제동관(290)은 감압 상태를 유지하고 충기를 하지 않으므로 제동제어변(101)은 제동을 유지할 것이다.

즉, 감압에 따른 제동전자변(150)과 보조공기통(110) 사이에서 제동제어변(101)에 의해 제동이 체결되고 제동전자변(150)과 제동지관(260) 사이에는 작용공기통(130)에 의해 서로 균형을 이뤄 제동 체결 상태를 유지하게 된다.

기관차(10)에 탑승한 기관사가 비상 제동을 체결하게 되면, 비상제동 신호는 전기점퍼선 75번선에 전원이 인가되고, 이어서 75번선에 인가된 전원은 비상전자변(170)을 여자시켜 비상전자변(170)을 동작시킨다.

이때 비상전자변(170)에 여자된 전원은 역 방지용 다이오드를 거쳐 상용전자변(160)도 여자 시킬 것이므로, 상용전자변(160)과 비상전자변(170)이 동시에 여자되어 작용공기통(130) 라인의 공기를 배기함으로써 제동관(290) 감압이 일어나도록 하여 제동제어변(101)은 비상 제동이 체결된다.

즉, 비상전자변(170)과 사용전자변(160)이 동시에 제동관(290) 압력을 대기로 토출하게 되어 전자변(150)과 제동제어변(100) 사이의 압력이 급격히 감압되어 제동제어변(100)은 비상제동을 체결하게 된다.

이어서, 완해작용 시 상용전자변(160)이 무여자되면 제동관(290)의 압력공기는 주 피스톤을 상부로 들어 올려 작용공기통(130) 라인과 제동관(290)이 연결되고, 공압이 제동관(290)을 거쳐 제동전자변(150)과 제동제어변(101)을 거쳐 보조공기통(110)을 충기하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 제동 및 완해 등의 제동 관련 신호를 전기점퍼선이라는 유선을 이용하여 기관차와 화차, 화차와 화차를 연결하고 제동과 완해의 불일치 현상에 의한 차륜과 레일의 고장을 방지하여 화물열차의 장대화, 고속화, 안전 운행을 확보할 수 있다.

한편, 무선 통신을 이용하여, 기관차에서 제동 관련 신호를 감지하여 그에 대응하는 신호를 전파로 변환하고, 이를 각각의 화차에 설치된 수신기에 송신하고, 각 화차는 수신된 신호를 전기 신호로 변환하여 각각의 화차에 설치된 제동전자변에 출력하도록 하여 화물열차 전 차량이 동시에 제동 및 완해가 체결되게 할 수 있다.

이를 위해서는 먼저, 기관차에는 제동 관련 신호를 무선으로 변환시켜주는 무선변환장치가 구비되어야 한다.

무선변환장치는 전공전환변에 설치되어 전공전환변에 인가된 제동관련 신호를 전파로 변환하여 송출하기 위한 무선송출기, 화차에 설치되어 무선송출기에서 송신된 제동 관련 신호를 수신하는 수신기를 포함하여 구성될 수 있으며, 무선송출기 및 수신기는 각각 해당 신호를 전기 신호로 출력하는 출력부, 제동전자변을 동작시키기 위해 전기신호를 증폭하여 제동전자변으로 출력하는 증폭부가 포함되어 구성될 수 있다.

상술한 바와 같이, 무선변환장치가 설치되면 기관차와 화차, 화차와 화차는 제동관과 전기점퍼선으로 연결된 상태에서, 기관차 제동관에서는 5Kgf/㎠의 공압을 화차와 연결된 제동관을 통하여 각각의 화차에 공급하고, 기관차와 화차, 화차와 화차에 연결된 전기점퍼선을 통하여 DC72V를 각 화차에 공급한다.

DC72V는 화차에 설치된 제동전자변의 동작 전원이 된다.

참고로, 기관차와 화차, 화차와 화차에 연결된 전기점퍼선을 사용하지 않고 각각의 화차에 설치된 제동전자변을 동작시키기 위해 배터리 등을 근원 전원으로 사용할 수 있다.

이어서, 기관사가 기관차에서 제동제어변이나 전공제어변을 사용하여 제동을 취급하면, 무선변환장치에서 해당 신호를 무선으로 변환하여 전파로 송출하고, 각각의 화차 수신기에서 해당 신호를 수신한다.

이어서, 해당 신호에 대응하는 출력을 제동전자변에 출력하여 제동전자변 동작, 제동, 완해, 비상제동 체결 등을 수행할 수 있다.

이상의 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 제시하여 설명하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

101: 제동제어변 110: 보조공기통
120: 완해전자변 130: 작용공기통
140: 제동통 150: 제동전자변
160: 상용전자변 170: 비상전자변
180: 주막판 상실 190: 상부막판
200: 하부막판 210: 제1협로
220: 역지변부 240: 통로
250: 제2협로 260: 제동지관
270: 수진기 280: 갓트콕크

Claims (5)

1. 기관차에서 출력된 제동 신호를 전기 제동으로 변환하여 각각의 화차에 일괄적으로 출력하고, 각각의 화차에서는 상기 기관차에서 출력된 제동력에 상응하는 제동이 기관차와 동시에 체결되게 하여, 제동 및 완해 작용 시 발생되는 제동과 완해 불일치 현상을 제거하기 위한 방안으로 기관차에 설치되어 있는 공전변환기, 기관차와 화차, 화차와 화차를 연결하여 주는 전기점퍼선, 화차에 설치되어 기관차 제동관의 감압량에 대응하는 감압을 일으키는 제동전자변이 포함되어 구성되고;
   공전변환기는 기관차에 설치되며, 기관차에 탑승한 기관사가 제동 작용 시 설정된 기관차 제동관의 압력 변화를 감지하여 그에 대응하는 감압신호를 전기 신호로 변환하여 출력하는 것으로, 별도의 명령 입력에 따른 충기, 상용 제동 또는 비상 제동이 기관차에 작동되도록 하는 동시에, 전체 화차로 충기, 상용 제동 또는 비상 제동 신호를 출력시키고; 제동전자변은 화차에 구비되는 것으로 제동지관에 구비된 갓트콕크와 제동제어변 사이에 설치되며, 솔레노이브 밸브 형태로 구성되어 상용 제동 시 전원이 인가되어 작동되는 상용전자변 및 솔레노이드 밸브 형태로 구성되어 비상 제동시 전원이 인가되어 작동되는 비상전자변, 솔레노이브 밸브 형태로 구성되어 완해 시 전원이 인가되어 작동되는 완해전자변이 포함되어 구성되며;
   상용전자변은 상용 제동을 체결하기 위한 것으로, 제동관과 제동제어변 사이에 설치되며, 상용 제동 시 제동관의 과도한 감압에 따른 비상 제동이 유발되지 않도록 상용 제동 시는 제동관과 제동전자변의 통로를 닫고 충기 및 완해 시는 개방하도록 하고; 비상전자변은 비상 제동을 체결하기 위한 것으로, 기관사의 비상 제동 체결 시 상용 제동과 더불어 작용공기통의 공압을 대기로 배출하며, 한번 여자되면 압력이 '0'될 때까지 배기하고, 압력이 '0'에서 충기 시 비상전자변의 토출구는 닫혀지고; 완해 작용 시는 완해전자변을 이용하여 제동통의 압력 공기를 신속하게 대기로 배출하게 하여 완해가 이루어지게 하는 것으로, 완해전자변이 여자되어 제동통 내의 압력 공기를 바로 대기로 토출시켜 완해가 이뤄지도록 하며;
   제동전자변이 작동하지 않을 때는 제동관과 제동제어변 사이의 통로가 항상 개방되어, 기관차로부터 공급되는 공압이 제동관을 통해 공급된 후 상용전자변을 거쳐 비상전자변의 상부 공압실과 상용전자변의 상부 공압실에 유입되고, 제동제어변에 유입되어 제동제어변의 작용에 따라 보조공기통에 공기가 충기되고;
   상용 제동 신호를 받은 각각의 상용전자변에 인가된 전원은 상용전자변을 여자시켜, 상용전자변 주 피스톤이 압축되어 제동제어변과 상용전자변 사이의 압력공기를 대기로 토출하고, 이어 상용전자변의 주 피스톤 하부막판은 제동지관과 작용공기통 사이를 차단하여 제동관 압력에 의한 자동 완해 현상을 방지하고; 상용 제동 체결 후 계속하여 제동 신호가 출력되면, 상용전자변은 여자 상태가 유지되고, 제동 랩 위치나 충기 및 완해 위치에서는 무 여자되어 더 이상 압력을 대기로 토출하지 않으며, 전 화차의 감압에 의해 제동관은 감압 상태를 유지하고 충기를 하지 않으므로 제동제어변은 제동을 유지하고;
   비상제동 신호는 비상전자변을 여자시켜 비상전자변을 동작시키며, 비상전자변에 여자된 전원은 상용전자변도 여자 시키므로, 상용전자변과 비상전자변이 동시에 여자되어 작용공기통 라인의 공기를 배기함으로써 제동관 감압이 일어나도록 하여 제동제어변은 비상 제동이 체결되고;
   완해작용 시 상용전자변이 무여자되면 제동관의 압력공기는 주 피스톤을 들어 올려 작용공기통 라인과 제동관이 연결되고, 공압이 제동관을 거쳐 제동전자변과 제동제어변을 거쳐 보조공기통을 충기하게 되는 것을 특징으로 한 고속 화차 제동 시스템.
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3. 청구항 1에 있어서, 상용 제동 또는 비상 제동 시 기관차에 의한 감압량이 전기 신호로 변환되어 출력 후 제동전자변에 입력되면, 제동전자변은 제동관 압력을 감압하여 제동제어변에 의한 제동이 체결되도록 하는 것을 특징으로 한 고속 화차 제동 시스템.
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5. 삭제

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